Te opierają się na przykład na platynie, podczas gdy nowy katalizator, wykonany z wykorzystaniem nanocząstek stapianych laserem, powstaje dzięki miedzi. W ramach laserowej nanosyntezy kompozytów można naświetlać zawiesinę za pomocą impulsów nieskupionego światła laserowego. Owe impulsy mają konkretne parametry, natomiast w skład samej zawiesiny wchodzą aglomeraty nanocząstek wybranych substancji chemicznych.
Czytaj też: Tym kruszywem będą wykładane nowe drogi w Polsce. Powstało tylko z odpadów
Jak wyjaśnia dr hab. Żaneta Świątkowska-Warkocka, o czym czytamy na stronie Instytutu, w zależności od wartości temperatury osiąganej przez aglomeraty, w materiale oprócz zmian o charakterze czysto strukturalnym mogą zachodzić różnorakie reakcje chemiczne. Celem zespołu badawczego stojącego za ostatnimi ustaleniami było zgłębianie teoretycznych i eksperymentalnych aspektów zjawisk fizycznych i chemicznych w zawiesinach, w których impulsy światła laserowego były absorbowane przez nanocząstki miedzi i jej tlenków.
Tylko po co to wszystko? Najkrócej rzecz ujmując: aby tanio i wydajnie produkować energię z etanolu. Ten może być wykorzystywany w formie paliwa i to pozyskując go w przyjazny dla środowiska sposób. Etanol może być stosunkowo łatwo magazynowany, a przy tym cechuje się wysoką gęstością energii. Problem polega na tym, iż dotychczas zaprojektowane katalizatory nie zapewniają wydajności, jaką można byłoby osiągnąć. Co gorsza, prowadzą do powstawania produktów ubocznych mających negatywny wpływ na sam katalizator.
Katalizator na bazie miedzi może być wytwarzany znacznie taniej niż w przypadku platyny, a wszystko to przy zachowaniu wysokiej wydajności
Poza tym nie można zapominać o tym, co zazwyczaj jest wielkim problemem w kontekście popularyzacji tego typu rozwiązań, czyli kosztach. W przypadku katalizatorów wykorzystywanych w produkcji etanolu ceny są wysokie, dlatego trzeba szukać tańszych alternatyw. Zamiast drogiej platyny Polacy proponują wykorzystanie około 250-krotnie tańszej miedzi.
Publikacja zawierająca szczegóły przeprowadzonych w tej sprawie badań trafiła niedawno na łamy Advanced Functional Materials. Istotną rolę w prowadzonych eksperymentach odegrał krakowski klaster komputerowy Prometheus. To właśnie z jego użyciem udało się określić, do jakich temperatur mogą rozgrzewać się aglomeraty różnych rozmiarów, a także jakie związki mogą powstawać za sprawą zachodzących reakcji. Owe związki mogą być termodynamicznie stabilne bądź ulegać dalszym przeobrażeniom, co także nie umknęło uwadze członków zespołu badawczego.
Czytaj też: Wodór to już realna alternatywa dla paliw kopalnych. Eksperci zaprezentowali argumenty
Jaki był efekt końcowy? Naukowcom powiązanym z Polską Akademią Nauk udało się zaprojektować trójskładnikowy układ, w którym znajdują się miedź oraz jej tlenki o pierwszym i drugim stopniu utlenienia. Powstały w ten sposób katalizator utrzymywał zdolność do pełnego utleniania etanolu przez cały czas trwania eksperymentu i okazał się przydatny nawet po kilkunastu godzinach pracy. Przy znacznie niższych kosztach okazał się wykazywać podobną efektywność, jak katalizatory z platyną w składzie.