Solarni katalizator iz metana stvara čisti vodik i ugljik

Nove UCF inovacije omogućuju korištenje metana u proizvodnji zelene energije i stvaranje materijala visokih performansi za pametne uređaje, biotehnologiju, solarne ćelije i još mnogo toga.

Izumi dolaze od nanotehnologinje Laurene Tetard i stručnjaka za katalizu Richarda Blaira, koji su bili istraživački suradnici na UCF-u zadnjih 10 godina.

Korištenjem vidljive svjetlosti poput lasera, svjetiljke ili solarnog izvora te fotokatalizatora bogatih borom, inovacija naglašava novu funkcionalnost materijala na nanoskali za hvatanje potpomognuto vidljivom svjetlošću i pretvorbu ugljikovodika poput metana.

UCF-ov izum proizvodi vodik koji je bez kontaminanata, kao što su viši poliaromatski spojevi, ugljikov dioksid ili ugljikov monoksid, koji su uobičajeni u reakcijama koje se izvode na višim temperaturama na konvencionalnim katalizatorima.

Razvoj potencijalno može smanjiti troškove katalizatora koji se koriste za stvaranje energije, omogućiti više fotokatalitičke pretvorbe u vidljivom rasponu i omogućiti učinkovitije korištenje sunčeve energije za katalizu.

Budući da se proces rasta može podešavati na različitim valnim duljinama, metode dizajna mogu uključivati ​​različite lasere ili solarno osvjetljenje.

"Pokušavamo smisliti način da naučimo iz procesa i vidimo kako bismo mogli učiniti da funkcionira čak i na manjim razmjerima, kontrolirati svjetlo u malom volumenu", kažu znanstvenici.

"Dakle, ako možemo kontrolirati svjetlo u malom volumenu, možda možemo uzgajati objekte nano veličine za nanostrukture s uzorkom tisuću puta manje. To je nešto što razmišljamo implementirati u budućnosti. A onda, ako to postane moguće, postoje mnoge stvari koje možemo učiniti s tim."

Bolja, čišća tehnologija za proizvodnju vodika koju su razvili istraživači zapravo je bila inspirirana njihovom ranijom inovativnom metodom koja proizvodi ugljik od defektno konstruiranog bor-nitrida koristeći vidljivu svjetlost.

Otkrili su novi način proizvodnje ugljika i vodika kemijskim razbijanjem ugljikovodika s energijom koja se dobiva spajanjem vidljive svjetlosti s katalizatorom bez metala.

U usporedbi s drugim metodama, bolja je jer ne zahtijeva značajnu energiju, vrijeme niti posebne reagense ili prekursore koji ostavljaju nečistoće.

Sve što ostaje iza procesa su ugljik i nešto tragova bora i dušika, od kojih nijedan nije otrovan za ljude ili okoliš.

Tehnologija fotokemijske transformacije pogodna je za mnoge primjene, uključujući senzore ili nove komponente za nanoelektroniku, pohranu energije, kvantne uređaje i proizvodnju zelenog vodika.

Tipični katalizatori često se sastoje od metala, a borov nitrid, koji se ponekad naziva i "bijeli grafit", imao je mnoge industrijske primjene, ali ne i za katalizu.

"Sve dok se mi nismo pojavili, ta se vrsta bor nitrida smatrala samo inertnom jer nije imao nikakvu kemijsku upotrebu", kaže Blair. Međutim, s inženjeringom nedostataka, istraživački tim je otkrio da spoj ima veliki potencijal za proizvodnju ugljika i zelenog vodika, vjerojatno u velikim količinama."

Ovo otkriće moglo bi omogućiti proizvodnju vodika na niskim temperaturama i proizvodnju ugljika kao nusproizvoda bez ispuštanja stakleničkih plinova ili zagađivača.