Hliníkové nanočastice pre efektívnu tvorbu vodíka

Publikoval: ejrick van newman
27. februára 2022

Hliník je vysoko reaktívny kov, ktorý dokáže odstraňovať kyslík z molekúl vody a vytvárať plynný vodík. Jeho rozšírené použitie vo výrobkoch, ktoré sa namočia, nepredstavuje žiadne nebezpečenstvo, pretože hliník okamžite reaguje so vzduchom a získava povlak oxidu hlinitého, ktorý blokuje ďalšie reakcie.

Roky sa výskumníci pokúšali nájsť efektívne a nákladovo efektívne spôsoby využitia reaktivity hliníka na výrobu čistého vodíkového paliva. Nová štúdia výskumníkov z UC Santa Cruz ukazuje, že ľahko vyrobený kompozit gália a hliníka vytvára hliníkové nanočastice, ktoré pri izbovej teplote rýchlo reagujú s vodou, čím sa získa veľké množstvo vodíka. Gálium sa po reakcii ľahko získalo na opätovné použitie, čím sa získa 90 % vodíka, ktorý by sa teoreticky mohol vyrobiť reakciou všetkého hliníka v kompozite.

„Nepotrebujeme žiadny vstup energie a vodík prebubláva ako blázon. Nikdy som nič podobné nevidel,“ povedal profesor chémie UCSC Scott Oliver.

Oliver a Bakthan Singaramovci, profesori chémie a biochémie, sú zodpovedajúcimi autormi článku o nových zisteniach, publikovaného 14. februára v Applied Nano Materials.

Reakcia hliníka a gália s vodou je známa už od 70. rokov minulého storočia a videá s ňou možno ľahko nájsť na internete. Funguje to preto, že gálium, kvapalina s teplotou tesne nad izbovou teplotou, odstraňuje pasívny povlak oxidu hlinitého, čo umožňuje priamy kontakt hliníka s vodou. Nová štúdia však obsahuje niekoľko inovácií a nových zistení, ktoré by mohli viesť k praktickým aplikáciám.

Singaram povedal, že štúdia vyrástla z rozhovoru, ktorý mal so študentom, spoluautorom Isai Lopezom, ktorý videl niekoľko videí a začal experimentovať s tvorbou hliníka a gália vo svojej domácej kuchyni.

„Nerobil to vedeckým spôsobom, a tak som ho s jedným postgraduálnym študentom pripravil na systematické štúdium. Myslel som si, že by to bola dobrá záverečná práca, keby zmeral výstup vodíka z rôznych pomerov gália a hliníka.“ “ povedal Singaram.

Predchádzajúce štúdie väčšinou používali zmesi hliníka a gália bohaté na hliník alebo v niektorých prípadoch zložitejšie zliatiny. Laboratórium Singaramu však zistilo, že produkcia vodíka sa zvýšila s kompozitom bohatým na gálium. V skutočnosti bola rýchlosť produkcie vodíka taká neočakávane vysoká, že si výskumníci mysleli, že na tejto zliatine bohatej na gálium musí byť niečo zásadne odlišné.

thumbnail 7c1fa30ac3ebf67e394c500931ef7adf

Oliver navrhol, že za zvýšenú produkciu vodíka by mohla byť tvorba hliníkových nanočastíc a jeho laboratórium malo vybavenie potrebné na charakterizáciu zliatiny v nanorozmeroch. Pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie a röntgenovej difrakcie vedci ukázali tvorbu hliníkových nanočastíc v 3:1 gálium-hliníkovom kompozite, čo je podľa nich optimálny pomer na výrobu vodíka.

V tomto kompozite bohatom na gálium slúži gálium na rozpustenie povlaku oxidu hlinitého a na oddelenie hliníka na nanočastice. „Gálium oddeľuje nanočastice a zabraňuje ich zhlukovaniu do väčších častíc,“ povedal Singaram. „Ľudia mali problémy s výrobou hliníkových nanočastíc a my ich tu vyrábame za normálnych podmienok atmosférického tlaku a pri izbovej teplote.“

Výroba kompozitu si nevyžadovala nič iné, ako jednoduché ručné miešanie.
„Naša metóda využíva malé množstvo hliníka, čo zaisťuje, že sa všetko rozpustí vo väčšinovom gáliu ako diskrétne nanočastice,“ povedal Oliver. „Tým sa generuje oveľa väčšie množstvo vodíka, takmer úplné v porovnaní s teoretickou hodnotou založenou na množstve hliníka. Tiež to uľahčuje opätovné využitie gália.“
Kompozit môže byť vyrobený z ľahko dostupných zdrojov hliníka, vrátane použitej fólie alebo plechoviek, a kompozit môže byť skladovaný po dlhú dobu pokrytím cyklohexánom, aby bol chránený pred vlhkosťou.
Hoci gálium nie je hojné a je relatívne drahé, možno ho získať a opakovane použiť bez straty účinnosti, povedal Singaram. Zostáva však zistiť, či sa tento proces dá rozšíriť tak, aby bol praktický pre komerčnú výrobu vodíka.

PREČÍTAJTE SI AJ

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

ROZPRÁVANIE BEZ HLASIVIEK VĎAKA AI

Pre ľudí s poruchami hlasu, vrátane tých, ktorí majú patologické stavy hlasiviek alebo ktorí sa zotavujú po operáciách rakoviny hrtana, je často ťažké alebo nemožné hovoriť. To sa môže čoskoro zmeniť. Tím inžinierov z UCLA vynašiel mäkké, tenké a pružné zariadenie s...

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

PRVÝKRÁT 100% RECYKLOVANÁ VISKÓZA

V súčasnosti sa viskózové textílie vyrábajú z biomasy z lesa a úplne recyklovaná viskóza neexistuje. Vedcom z univerzity v Lunde vo Švédsku sa teraz podarilo vyrobiť novú viskózu – z opotrebovaných bavlnených obliečok. Staré textílie po celom svete končia na smetisku...

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

NANOGÉLY PRE LEPŠIE ZOTAVENIE PORANENEJ MIECHY

Prevratný vývoj v liečbe poranení miechy predstavuje nový prístup prostredníctvom použitia špecializovanej nanotechnológie. Tento dodávací systém, známy ako nanogél, je duchovným dieťaťom výskumníkov z Politecnico di Milano. Je dômyselne navrhnutý tak, aby sa...

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

STARODÁVNE MORSKÉ TVORY POMÁHAJÚ MAKKEJ ROBOTIKE

Mäkká robotika je náuka o vytváraní robotov z mäkkých materiálov, ktorá má výhodu flexibility a bezpečnosti pri interakciách medzi ľuďmi. Tieto roboty sú vhodné pre aplikácie od zdravotníckych zariadení až po zvyšovanie efektivity pri rôznych úlohách. Okrem toho,...

autor

ejrick van newman

Komentáre

0 komentárov