Szpinak, obfita, zielona kostka warzywna pełna składników odżywczych, dostarcza energii nie tylko ludziom. Może również pomóc w zasilaniu ogniw paliwowych, zgodnie z nowym artykułem naukowców z Wydziału Chemii AU. Szpinak przekształcony z liściastej, jadalnej postaci w nanoskładki węglowe działa jako katalizator reakcji redukcji tlenu w ogniwach paliwowych i bateriach metalowo-powietrznych.

Szpinak – dobry nie tylko dla ludzi, ale również planety

Reakcja redukcji tlenu jest jedną z dwóch reakcji zachodzących w ogniwach paliwowych i bateriach metalowo-powietrznych. Jest zwykle wolniejsza i ogranicza wytwarzanie energii przez te urządzenia. Naukowcy od dawna wiedzą, że niektóre materiały węglowe mogą katalizować reakcję, ale te katalizatory węglowe nie zawsze działają tak dobrze lub lepiej niż tradycyjne katalizatory na bazie platyny. Naukowcy z AU chcieli znaleźć niedrogą i mniej toksyczną metodę przygotowania wydajnego katalizatora przy użyciu łatwo dostępnych zasobów naturalnych. Wybór padł na szpinak.

Testowana przez nas metoda umożliwia wytwarzanie wysokoaktywnych katalizatorów na bazie węgla ze szpinaku, który jest odnawialną biomasą. W rzeczywistości uważamy, że przewyższa komercyjne katalizatory platynowe zarówno pod względem aktywności, jak i stabilności. Katalizatory mają potencjalne zastosowanie w wodorowych ogniwach paliwowych i akumulatorach metalowo-powietrznych.

– powiedział prof. Shouzhong Zou, profesor chemii na AU i główny autor artykułu.

Byli doktoranci Zou, Xiaojun Liu i Wenyue Li oraz studentka studiów licencjackich Casey Culhane, są współautorami artykułu.

Piątka dla Zwierząt. Znany konstytucjonalista: przepisy rażąco sprzeczne z konstytucją i przepisami UE

Szpinak jako katalizator

Katalizatory przyspieszają reakcję redukcji tlenu, aby wytworzyć wystarczający prąd i energię. Wśród praktycznych zastosowań badań znajdują się ogniwa paliwowe i baterie metalowo-powietrzne, które zasilają pojazdy elektryczne i rodzaje sprzętu wojskowego. Naukowcy robią postępy w laboratorium i nad prototypami z katalizatorami pochodzącymi z roślin lub produktów roślinnych, takich jak trawa ożypałka lub ryż. Praca Zou to pierwsza demonstracja, gdzie użyto szpinak jako materiał do przygotowania katalizatorów reakcji redukcji tlenu. Szpinak jest dobrym kandydatem do tej pracy, ponieważ przetrwa w niskich temperaturach, jest obfity i łatwy w uprawie oraz jest bogaty w żelazo i azot, które są niezbędne dla tego typu katalizatora.

Zou i jego uczniowie stworzyli i przetestowali katalizatory, które są nanoskładami węglowymi pochodzącymi ze szpinaku. Nanopłytki węglowe są jak kawałek papieru o grubości w skali nanometra, tysiąc razy cieńszy niż kawałek ludzkiego włosa. Aby stworzyć nanopłytki, naukowcy poddali szpinak wieloetapowy proces, który obejmował zarówno metody nisko, jak i zaawansowane technologicznie, w tym mycie, wyciskanie soku i liofilizację szpinaku, ręcznie mieląc go na drobny proszek moździerzem i tłuczkiem oraz „domieszkowanie” powstałego nanoskładu węglowego dodatkowym azotem, aby poprawić jego działanie. Pomiary wykazały, że katalizatory pochodzące ze szpinaku działały lepiej niż katalizatory na bazie platyny, które mogą być drogie i tracić swoją moc z upływem czasu.

Następnym krokiem naukowców jest umieszczenie katalizatorów z symulacji laboratoryjnej w prototypowych urządzeniach, takich jak wodorowe ogniwa paliwowe, aby zobaczyć, jak działają i opracować katalizatory z innych roślin. Zou chciałby również poprawić zrównoważony rozwój poprzez zmniejszenie zużycia energii potrzebnej do tego procesu.

freshplaza.com/fot.pixabay