Легко изготовленный материал, развитый лабораторией Райса химика Джеймса Тура, предлагает прочный и эффективный способ сохранить химическую энергию. Тесты показали тонкий катализатор, производящий большие пузыри кислорода и водорода с обеих сторон одновременно.Процесс – предмет статьи в Applied Materials американского Химического Общества и Интерфейсах.«Водород в настоящее время делается, преобразовывая природный газ в смесь углекислого газа и водородного газа», сказал Тур. «Таким образом для каждых двух водородных молекул, молекула углекислого газа сформирована, делая этот традиционный процесс эмитентом парникового газа.
«Но если Вы разделяете воду на водород и кислород, используя каталитическую систему и электричество, произведенное от ветра или солнечной энергии, то предоставленный водород совершенно возобновляем», сказал он. «Когда-то используемый в топливном элементе, это возвращается назад, чтобы оросить без другой эмиссии. И топливные элементы часто вдвое более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания, далее сохраняющая энергия».Катализатор – другое использование для универсального вызванного лазером графена (LIG), который Райс ввел в 2014. LIG произведен, рассматривая поверхность листа полиимида, недорогой пластмассы, с лазером.
Вместо плоского листа шестиугольных атомов углерода, LIG – пена графеновых листов с одним краем, приложенным к основной поверхности и химически активным краям, подвергнутым воздействию воздуха.Сам LIG инертен, так превращает, он в водный разделитель включает еще несколько шагов. Во-первых, лаборатория пропитала сторону пластмассы, предназначенной, чтобы вынуть водород из воды с платиновыми частицами; тогда лаборатория использовала лазер, чтобы нагреть поверхность и сделать LIG. Рисовый материал использует только четверть платины, найденной в коммерческих катализаторах, сказал Цзибо Чжан, Рисовый аспирант и ведущий автор статьи.
В другую сторону, для кислородной эволюции, сначала превратились LIG и затем увеличили с никелем и железом посредством электрохимического смещения. Обе стороны показали низкие потенциалы начала (напряжение должно было начать реакцию), и высокие показатели более чем 1 000 циклов.Лаборатория придумала другое изменение: превращение полиимида в катализатор LIG с кобальтом и фосфором, который мог заменить или стороны платины или железа никеля, чтобы произвести водород или кислород. В то время как недорогие материальные блага, устраняя дорогие благородные металлы, это жертвует некоторой эффективностью в водородном производстве, сказал Тур.
Когда формируется с фосфором кобальта для водородной эволюции и железом никеля для кислорода, катализатор обеспечил плотность тока 10 миллиампер за квадратный сантиметр на уровне 1,66 В. Это могло быть увеличено до 400 миллиампер за квадратный сантиметр на уровне 1,9 В, не ухудшая материал. Плотность тока управляет темпом химической реакции.Тур сказал, что увеличенный LIG предлагает разделяющую воду работу, это сопоставимо и часто лучше, чем много существующих систем с преимуществом в его врожденном сепараторе между кислородом и водородными продуктами.
Он отметил, что это может найти большую стоимость как способ химически сохранить энергию от удаленной солнечной энергии или заводов энергии ветра, которые были бы иначе потеряны в передаче.Материал мог бы также служить основанием для эффективных платформ электрокатализа для сокращения углекислого газа или кислорода, сказал он.