Planta de cactus ar putea revoluționa „combustibilul viitorului”

Cu mai bine de 100 de ani în urmă, oamenii de știință au descoperit cum să transforme apa în hidrogen gazos, o energie verde râvnită care a fost supranumită „combustibilul viitorului”. Acum, planta de cactus ar putea revoluționa procesul.

În ciuda descoperirii de atunci, hidrogenul nu a rămas o sursă dominantă de combustibil. Descompunerea apei în hidrogen poate fi ineficientă și costisitoare, iar procesul de transformare, numit electroliză, rămâne imperfect.

• Ce este ura și de ce apare?
• De ce ne gândim obsesiv la aceleași lucruri noaptea

Acum, inginerii de la University of Texas at El Paso (SUA) au propus un material ieftin, pe bază de nichel, pentru a ajuta la divizarea apei mai ieftin și mai eficient.

Inspirația lor? Planta de cactus suculentă din deșert cunoscută sub numele de Opuntia.

„Acesta este un design inspirat de natură folosit în laborator. Avem această plantă cu o suprafață extinsă care poate absorbi umezeala și poate rezista în medii extreme. Ne-am gândit: Cum putem include acest lucru în cercetările noastre?”, a spus dr. Ramana Chintalapalle, profesor de Inginerie Mecanică la UTEP, care a condus studiul.

Cum este descompusă apa în prezent?

Electroliza este procesul de divizare a apei folosind electricitate și un electrocatalizator, adică un material care accelerează orice reacție chimică. Tehnicile actuale de divizare a apei se bazează în mare măsură pe platină drept catalizator, care are dezavantajele sale.

„Platina este materialul dominant folosit pentru a ajuta la divizarea apei, dar este foarte scump, mai scump decât aurul, și pur și simplu nu este fezabil să-l folosești la scară largă din cauza prețului său. Avem nevoie de un catalizator care să fie mai viabil din punct de vedere economic, astfel încât fiecare țară să poată adopta în mod rezonabil hidrogenul”, a explicat Chintalapalle.

Cum ajută planta de cactus procesul de electroliză?

Navid Attarzadeh a observat pentru prima dată cactusul Opuntia în timp ce mergea spre laboratorul Centrului de Cercetare a Materialelor Avansate al UTEP. Echipa a explorat nichelul ca înlocuitor catalitic al platinei, un metal care este abundent pe Pământ și de 1.000 de ori mai ieftin decât platina.

Cu toate acestea, nichelul nu este la fel de rapid și eficient în descompunerea apei în hidrogen, notează Tech Xplore.

„În fiecare zi, treceam pe lângă planta de cactus. Și am început să o conectez la problema noastră cu catalizatorul. Ceea ce mi-a atras atenția a fost cât de mari erau frunzele și fructele în comparație cu alte plante din deșert; Opuntia are o suprafață extraordinară”, a spus Attarzadeh, doctorand în știința și ingineria mediului.

Atunci i-a venit ideea lui Attarzadeh. Ce s-ar întâmpla dacă ar proiecta un catalizator 3D pe bază de nichel, în formă de cactus? Suprafața mai mare ar putea găzdui mai multe reacții electrochimice, creând mai mult hidrogen decât poate de obicei nichelul.

Noua metodă este funcțională, dar trebuie rafinată

Echipa a proiectat rapid structura la scară nanometrică (invizibilă pentru ochiul uman) și a pus-o la încercare. „Am testat capacitatea catalizatorului de a descompune apa în mod repetat și am avut rezultate bune”, a spus Chintalapalle.

El a adăugat că aceasta este o descoperire fundamentală și că procesul necesită o rafinare suplimentară, dar este un pas în direcția corectă.

„Hidrogenul gazos poate transforma tehnologia energetică pentru țara noastră fără a genera emisii de gaze cu efect de seră. Amprenta noastră de carbon ar putea fi eliminată; trebuie să continuăm să urmărim acest lucru”, a spus Chintalapalle.

Ideea este descrisă într-o nouă lucrare în revista ACS Applied Materials & Interfaces.

Vă recomandăm să citiți și:

Blana de leneș ne-ar putea ajuta să luptăm cu superbacteriile

Fizicienii au descoperit o nouă fază teoretică a hidrogenului

Imprimanta 3D construită din LEGO care poate printa piele umană sintetică

Fuziunea nucleară este cheia supraviețuirii Pământului, susține Bill Nye