Mänskligheten har kommit in på okänt territorium:atmosfäriskt CO ₂ nivåer har stigit till rekordstor 415 ppm för första gången i mänsklighetens historia. Behovet av att hitta ett hållbart alternativ till CO ₂ -produktion av bränslen är brådskande. En av de mest lovande och miljövänliga energikällorna är väte som genereras via vattensplittring, reaktionen där vatten bryts ner till syre och väte. Nu, forskare från Institute of Chemical Research of Catalonia tar denna väteekonomi ett steg närmare på ett oväntat sätt.

I ett papper publicerat i Naturenergi , forskare från grupperna Galán-Mascarós och López rapporterar att de använder en magnet för att direkt förbättra produktionen av väte i alkaliskt vatten som splittras via elektrolys. "Enkelheten i upptäckten öppnar nya möjligheter att genomföra magnetisk förbättring i vattensplittring. Dessutom, den låga kostnaden för tekniken gör den lämplig för industriella applikationer, "säger Felipe A. Garcés-Pineda, tidningens första författare.

Magnetiskt drag

Forskarna rapporterar att närvaron av ett externt magnetfält inducerat genom att närma sig en neodymiummagnet till elektrolysatorn i vissa fall driver den elektrokatalytiska aktiviteten på anoden, att öka väteproduktionen två gånger. Forskarna rapporterar att magnetfältet direkt påverkar reaktionsvägen genom att möjliggöra spinnkonservering av den aktiva katalysatorn, vilket i sin tur gynnar parallell centrifugering av syreatomerna under reaktionen. På grund av det yttre magnetfältet, denna övergripande snurrpolarisering förbättrar processens effektivitet. "Detta visar att det finns mycket att lära av de intima reaktionsmekanismer som äger rum på elektrokatalysatorer och öppnar nya sätt att övervinna begränsningarna i toppmoderna system, "säger Núria López, ICIQ gruppledare och medförfattare till manuskriptet.

Forskarna studerade en mängd olika katalysatorer under identiska arbetsförhållanden och rapporterar att den katalytiska aktivitetsförbättringen är proportionell mot den magnetiska karaktären hos katalysatorerna som används för att driva vattensplittande reaktion. Således, NiZnFe ₄ O _x , en mycket magnetisk ferrit, uppvisade den största förstärkande effekten när den presenterades med ett magnetfält. Denna ferrit kan också magnetiskt fästa sig på ett nickelmetallstöd, dämpa behovet av att använda bindemedel för att fästa katalysatorer till ett fysiskt stöd.

Stor vetenskap för stora problem

"Utmaningen för en väteekonomi är inte bara en vetenskaplig, "förklarar José Ramón Galán-Mascarós, Gruppledare för ICIQ och motsvarande författare till uppsatsen. Han säger att hitta tekniska lösningar som undviker användning av ädelmetaller, såsom platina eller iridium, är den verkliga utmaningen. Det är också nödvändigt att göra vätenergicykeln livskraftig. Eftersom ädelmetaller är dyra och extremt knappa, deras användning begränsar uppskalningen av teknikerna för massproduktion. Istället, forskare letar efter jordmånga alternativ, som erbjuder mycket bra prestanda under alkaliska förhållanden och möjliggör ekonomiskt hållbar skalning.

"Efter årtionden av vetenskaplig forskning, problemet pågår fortfarande och är tillräckligt stort för att inte förvänta sig enkla lösningar. Utmaningen att göra hållbara bränslen kräver en tvärvetenskaplig insats, och slutligen, internationellt samarbete, "avslutar Galán Mascarós.