Tanie żelazo zamiast drogiej platyny. Jest sposób na (dużo) tańsze katalizatory
Wodór mógłby stać się paliwem przyszłości gdyby nie jedna przeszkoda - koszt platyny wykorzystywanej do produkcji katalizatorów. Ale oto właśnie okazuje się, że tę samą rolę może spełniać znacznie tańsze żelazo.
Wodór można wykorzystywać jako paliwo nie tylko spalając go w silnikach. Może też służyć do produkcji energii elektrycznej w ogniwach paliwowych.
Problem polega na tym, że taka reakcja zachodzi sprawnie w obecności katalizatorów. Dziś wykorzystuje się w nich drogie metale - zwykle platynę. Katalizatorami mogą być też inne metale, w tym i tanie żelazo - ale takie katalizatory są nietrwałe.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Nowy Jork w Buffalo odkryli, że żelazo może być trwałym katalizatorem. Wystarczy dołączyć do niego cztery atomy azotu - czyli w postaci azotku żelaza.
Żelazo zamiast platyny wartej 10 tysięcy złotych
Istnieje wiele azotków żelaza, jednak te, które mają więcej atomów azotu niż żelaza... również są nietrwałe. Badacze umieścili więc związek pomiędzy warstwami grafenu, co nadało mu stabilność.
Badacze wykazali, że taki katalizator jest najwydajniejszy wśród innych opartych na związkach żelaza. Dorównuje wykorzystującym platynę, donoszą w "Nature Energy". Jest też oczywiście znacznie tańszy.
Te cechy sprawiają, że ogniwa paliwowe mogą stać się znacznie tańsze. Dziś ogniwo o mocy 50 kilowatów wykorzystuje 45 gramów platyny, która kosztuje ponad 2,2 tysiąca dolarów (czyli ponad 10,5 tysiąca złotych).
Jak działają ogniwa paliwowe?
Zasada działania wodorowego ogniwa paliwowego jest prosta: wodór utlenia się (czyli oddaje elektrony) i łączy się z tlenem. Powstaje napięcie elektryczne i para wodna.
Wodór można pozyskać z odwrotnego procesu (elektrolizy), w którym napięcie elektryczne rozkłada wodę na tlen i wodór. Inną metodą jego pozyskiwania jest przetwarzanie węglowodorów (zwykle gazu ziemnego).
Jeśli do produkcji wodoru wykorzystuje się odnawialne źródła energii, taki wodór jest paliwem ekologicznym. Niektóre ogniwa wykorzystują inne związki zawierające wodór (metan lub metanol), ale ich sprawność jest nieco mniejsza. Emitują też dwutlenek węgla.
