Je riešenie globálneho otepľovania na prahu dverí? Vedci našli lacný spôsob ako drasticky zredukovať emisie
Vedci po niekoľkých rokoch štúdie našli spôsob, ako vyrábať vodíkové palivo, ktoré neprispieva ku globálnemu otepľovaniu.
Výskumníci z Rice University v spolupráci s Princeton University vytvorili škálovateľný katalyzátor, ktorý pomocou svetla dokáže premeniť amoniak na čisté vodíkové palivo. Ide o významný krok vpred pre vytvorenie paliva, ktoré by neprispievalo ku globálnemu otepľovaniu.
Tekutý amoniak sa prepravuje jednoducho a ukrýva v sebe veľké množstvo energie. Nový katalyzátor rozbíja molekulu dusíka a tri molekuly vodíka na vodíkový plyn, ktorého spaľovanie nevytvára emisie a dusíkový plyn – najväčšiu zložku zemskej atmosféry. Nový katalyzátor sa od bežných líši tým, že nepotrebuje teplo. Namiesto toho využíva energiu buď slnečného alebo umelého svetla.
Viac ako sto rokov sa vedci spoliehali na to, že typicky pri vyšších teplotách prebiehajú chemické reakcie rýchlejšie. Využívanie fosílnych palív na ohrievanie reakčných nádob na priemyselnej škále viedlo k vytvoreniu obrovskej uhlíkovej stopy. Výrobcovia chemikálií zároveň každoročne utrácali miliardy za takzvané termokatalyzátory, materiály ktoré nereagujú, no urýchľujú reakcie pod vysokými teplotami.
„Kovy ako železo nie sú vhodnými termokatalyzátormi. Naša práca je dôkazom toho, že môžu byť vhodnými plazmonickými fotokatalyzátormi. Zároveň sme dokázali, že môžu fungovať aj pri použití lacných LED zdrojov svetla,“ vysvetľuje jedna z autoriek štúdie, Naomi Halas.
Vodík by sa mohol vyrábať lokálne, namiesto obrovských centralizovaných fabrík, tvrdí ďalší autor štúdie, Peter Nordlander. Vedci strávili roky vývojom kovových nanočastíc, ktoré by mohli byť aktivované svetlom. Najlepšie častice sú vytvorené zo vzácnych kovov ako napríklad zlato alebo striebro.
Lacná metóda na výrobu čistého paliva
Svetlom aktivované častice, inak povedané plazmonické častice, vytvárajú krátkodobé, no vysokoenergetické elektróny. Štúdia z roku 2016 zistila, že tieto elektróny sa môžu spojiť s katalytickými časticami a vtedy vznikne hybridný anténový reaktor. Jedna časť tohto reaktora získava energiu zo svetla a druhá poháňa chemické reakcie s mimoriadnou presnosťou.
Neprehliadnite
Vedci však hľadali spôsob, ako použiť lacnejšie materiály a ich nová štúdia je výsledkom niekoľkoročnej práce. Autorom sa podarilo zistiť, že častice medi a železa dokážu mimoriadne efektívne konvertovať amoniak. Vedci zároveň tvrdia, že tento reaktor sa dá dobre škálovať. Ďalšie experimenty ukázali, že katalyzátory fungovali dobre pod LED osvetlením a aj keď boli 500-krát väčšie ako počas laboratórnych testov.
„Naša štúdia hovorí, že je možné nahradiť vzácne kovy plazmonických fotokatalyzátorov,“ hovorí Halas.
Ak by sa toto zariadenie dostalo do priemyslu, mohlo by drasticky znížiť emisie ľudstva. Preto autori štúdie veria, že sú tieto katalyzátory hodné ďalšej štúdie. Práca je prvou svojho druhu, ktorá dokázala, že tieto fotokatalyzátory dokážu aj pod lacným LED osvetlením vyprodukovať z amoniaku sľubné množstvo vodíkového plynu. Svet potrebuje čo najskôr vymeniť fosílne palivá za čistý zdroj energie a vodíkové palivo sa v tomto prípade ukazuje ako správna možnosť.
Komentáre