Rewolucja w błysku światła
Naukowcy z Korea Advanced Institute of Science and Technology opracowali technikę zwaną bezpośrednim kontaktowym wyżarzaniem fototermicznym. W praktyce oznacza to, że osiągają temperaturę 3000 stopni Celsjusza w zaledwie 0,02 sekundy, wykorzystując w tym celu intensywny błysk światła. Platforma wykorzystuje czarne materiały fototermiczne do syntezy nanomateriałów węglowych w ciągu milisekund. W tym procesie chemicznie obojętne nanodiamenty przekształcają się w materiały o wysokiej przewodności i aktywności katalitycznej. Co istotne, jednocześnie na powierzchni nowo powstałych struktur osadzane są pojedyncze atomy metali nadające im właściwości katalityczne.
Czytaj też: Pionowe panele fotowoltaiczne na wodzie. Niemiecki eksperyment otwiera nowy rozdział w energetyce
Efekty eksperymentów są imponujące: katalizator platynowy wytworzony nową metodą generuje wodór z sześciokrotnie większą wydajnością niż tradycyjne rozwiązania, przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia drogiej platyny. Zespół z KAIST stworzył osiem rodzajów katalizatorów jednoatomowych, wśród których najskuteczniejsza okazała się platyna (Pt), lecz badacze testują też tańsze alternatywy jak kobalt (Co) i nikiel (Ni). Kluczową innowacją jest możliwość przeprowadzenia syntezy materiału i nadania mu właściwości katalitycznych w jednym etapie, co eliminuje konieczność wieloetapowego przetwarzania.
Prawdziwa oszczędność energii
Jeśli dane się potwierdzą, nowa technologia może zrewolucjonizować podejście do produkcji wodoru. Symulacje dynamiki molekularnej wskazują, iż przekształcenie nanodiamentów w nanomateriały węglowe w tak krótkim czasie jest fizycznie możliwe, co daje nadzieję na realne zastosowania. Dotychczasowe metody syntezy podobnych materiałów napotykały na poważne ograniczenia – wymagały skomplikowanych, wieloetapowych procesów i energochłonnych obróbek termicznych, co uniemożliwiało skalowanie produkcji do poziomu przemysłowego. Badania opublikowane w czasopiśmie ACS Nano wskazują trzy główne obszary potencjalnego zastosowania technologii: energetykę wodorową, czujniki gazu oraz katalizę środowiskową.
Czytaj też: Koniec problemów z niestabilnością OZE. Ten system wykorzystuje wahania cen energii
Zintegrowany proces ultraszybkiej syntezy i funkcjonalizacji katalizatorów jednoatomowych ma przyspieszyć komercjalizację różnych dziedzin zastosowań — tłumaczy Il-Doo Kim z KAIST
Przełom koreańskich naukowców z pewnością zasługuje na uwagę, choć to nie pierwszy raz, gdy słyszymy o rewolucyjnych metodach produkcji wodoru. Połączenie zwiększonej wydajności z radykalnie niższymi kosztami energetycznymi tworzy jednak perspektywy, które trudno ignorować. Być może tym razem faktycznie zbliżamy się do momentu, gdy wodór przestanie być niszową technologią, a stanie się realną konkurencją dla konwencjonalnych paliw.