Научниците постигнаа напредок кон создавање гориво од нечиста вода

Научниците од Политехничкиот институт Ворчестер направија важен чекор кон нивната визија да развијат материјал од загадена вода што има потенцијал да го претвори во водороден гас.

Истражувањето го води професорот по хемиски инженеринг Ксијаовеи Тенг, кој претстави ветувачко решение за долгогодишниот предизвик во електролизата на уреа.

Уреата е вообичаено земјоделско ѓубриво богато со азот, а исто така е нуспроизвод на човечкиот метаболизам и претставува предизвик за животната средина кога е присутна во вода во прекумерни количини. Земјоделското истекување и испуштањето на отпадни води богати со уреа придонесуваат за штетно цветање на алги и хипоксични мртви зони, кои негативно влијаат на водната средина и на здравјето на луѓето.

Сепак, уникатните својства на уреата, како што се неговата нетоксична природа, високата растворливост во вода и значителната содржина на водород, ја прават потенцијален кандидат за складирање и производство на водород.

Слабоста во користењето на уреа за производство на водород е недостатокот на евтини и високоефикасни електрокатализатори кои селективно оксидираат уреа наместо вода. Тенг и неговиот тим во WPI се справија со овој предизвик и создадоа електрокатализатори составени од атоми на никел и кобалт кои синергистички комуницираат со уникатни електронски структури.

Тимот се фокусираше на хомогени оксиди на никел и кобалт и откри дека приспособувањето на уникатните електронски структури на доминантните видови Ni2+ и Co3+ е клучно за подобрување на електрохемиската активност и селективноста за оксидација на уреа.

„Оваа електронска конфигурација е клучен фактор за подобрување на селективноста на оксидацијата на уреа, бидејќи забележуваме дека поголема валентност на никел, како што е Ni3+, навистина помага да се создаде брза реакција со силна излезна струја, но сепак, „Голем дел од струјата дојде од несакана оксидација на водата“, изјави Тенг.

Компјутерски симулации спроведени од професорот Арон Дескинс ги поддржуваат експерименталните наоди и покажуваат дека хомогената мешавина од оксиди и хидроксиди на никел и кобалт ја олеснува редистрибуцијата на електроните, оптимизирајќи ги катализаторите за врзување со молекулите на уреа и вода.

Примените на ова откритие се огромни. Уреата е главното ѓубриво и азотниот додаток, кој комерцијално се произведува со децении. Само во 2021 година се произведени 180 тони. Откритијата на тимот може да доведат до револуција во начинот на кој се користи уреата, не само во производството на водородно гориво од отпадните води, туку и да придонесе за долгорочна одржливост на еколошките системи.

Истражувањето отвора нови можности за врската вода-енергија, нудејќи еколошки пристап за третман на вода и производство на водород.