Το μέλλον της πράσινης παραγωγής καυσίμου: Οι ερευνητές της KAUST παρήγαγαν ηλεκτρόδιο χρησιμοποιώντας υλικό χαμηλού κόστους

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του King Abdullah (KAUST) εξεπλάγησαν με την επιτυχία της έρευνάς τους αφού δημιούργησαν ένα εξαιρετικά ενεργό ηλεκτρόδιο χρησιμοποιώντας φθηνά μέταλλα με αφθονία στη γη. Το προϊόν χρειάζεται από συσκευές διαχωρισμού νερού υψηλής απόδοσης που απελευθερώνουν οξυγόνο στην άνοδο και υδρογόνο στην κάθοδο διασπώντας τα μόρια του νερού. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για τη μέθοδο χαμηλού κόστους για την παραγωγή καυσίμων χωρίς άνθρακα.

«Το κίνητρό μας είναι να αντικαταστήσουμε την άνοδο με βάση το πολύτιμο μέταλλο σε συστήματα διαχωρισμού νερού, μειώνοντας το κόστος και ενισχύοντας την άνετη μαζική παραγωγή, χωρίς να θέτουμε σε κίνδυνο την απόδοση», δήλωσε ο Pravin Babar, μεταδιδακτορικός στο εργαστήριο του Cafer Yavuz που ηγείται της έρευνας. «Έχουμε αναπτύξει μια στρατηγική μηχανικής διεπαφής που χρησιμοποιεί πιο οικονομικά υλικά που επιδεικνύουν απόδοση σχεδόν ισοδύναμη με τις τυπικές ανόδους που βασίζονται σε πολύτιμα μέταλλα».

Οι ερευνητές του KAUST κατέδειξαν τη διαδικασία χρησιμοποιώντας έναν μεταλλικό αφρό επικαλυμμένο με νανοϋλικά σιδήρου και κοβαλτίου. Εφάρμοσαν μια απλή, γρήγορη και κλιμακούμενη υγρή χημική προσέγγιση για να αναπτύξουν δισδιάστατα νανοφύλλα υδροξειδίου του κοβαλτίου (CoFe-OH) σε υποστρώματα αφρού νικελίου και να εναποθέσουν νανοσωματίδια οξυϋδροξειδίου του σιδήρου (FeOOH) στην επιφάνεια.

«Χρησιμοποιώντας την εναπόθεση νανοϋλικών για τη μηχανική της διεπαφής μεταξύ του ηλεκτροδίου και του νερού, η ομάδα δημιούργησε ένα υλικό που συνδύαζε υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα με υψηλή επιφάνεια που καλύπτεται με άφθονες ενεργές θέσεις για παραγωγή μοριακού οξυγόνου (O2)», ανέφερε η KAUST.

Η δοκιμή έδειξε ένα πολλά υποσχόμενο αποτέλεσμα αφού το υλικό αποδείχθηκε αρκετά ισχυρό για να διατηρήσει την απόδοσή του για εκτεταμένο αριθμό ωρών. Η KAUST αποκάλυψε ότι μέσα σε 50 ώρες συνεχούς χρήσης, το υλικό παρέμεινε σταθερό.

«Με βάση την αξιοσημείωτη απόδοση αντίδρασης εξέλιξης οξυγόνου, την κινητική και τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα σε υψηλή πυκνότητα ρεύματος σε σύγκριση με άλλους καταλύτες που αναφέρθηκαν πρόσφατα, το υλικό μας είναι ο καταλληλότερος υποψήφιος για ένα ηλεκτρόδιο αντίδρασης έκλυσης οξυγόνου χαμηλού κόστους», είπε ο Babar.

Ο Yavuz εξέφρασε επίσης τη χαρά του για τα συνεργιστικά κέρδη απόδοσης που επιτυγχάνονται με τον απρόσκοπτο συνδυασμό νανοϋλικών σε ένα υλικό με ένα ηλεκτρόδιο.

«Αυτή είναι η πρώτη μας προσπάθεια στο ανανεώσιμο υδρογόνο από ηλεκτρόλυση νερού», λέει. «Στόχος μας είναι να αναπτύξουμε ένα βιώσιμο σύστημα για τη συνολική διάσπαση του νερού, όχι μόνο την αντίδραση της έκλυσης οξυγόνου», είπε. «Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι που τα σχέδιά μας λειτουργούν και αναμένουμε να έχουμε μια λειτουργική πρωτότυπη συσκευή σε λίγα χρόνια».