Glycerolbränslecell kan ersätta batterier i mobiltelefoner och bärbara datorer, och skulle kunna användas i framtiden för att köra elbilar och leverera ström till hem (niobkristaller. Kredit:Artem Topchiy / Wikimedia Commons
Brasilien är världens största producent av niob och har cirka 98 procent av de aktiva reserverna på planeten. Detta kemiska element används i metallegeringar, särskilt höghållfast stål, och i ett nästan obegränsat utbud av högteknologiska applikationer från mobiltelefoner till flygmotorer. Brasilien exporterar det mesta av niob som de producerar i form av råvaror som ferroniob.
Ett annat ämne Brasilien har också i stora mängder men underanvändning är glycerol, en biprodukt av olje- och fettförtvålning i tvål- och tvättmedelsindustrin, och omförestringsreaktioner i biodieselindustrin. I det här fallet är situationen ännu värre eftersom glycerol ofta kasseras som avfall, och korrekt bortskaffande av stora volymer är komplicerat.
En studie utförd vid Federal University of the ABC (UFABC) i delstaten São Paulo, Brasilien, kombinerat niob och glycerol i en lovande teknisk lösning för produktion av bränsleceller. En artikel som beskriver studien, med titeln "Niobium förbättrar elektrokatalytisk Pd-aktivitet i alkaliska direkta glycerolbränsleceller, "publiceras i ChemElectroChem och med på omslaget till tidskriften.
"I princip, cellen kommer att fungera som ett glyceroldrivet batteri för att ladda små elektroniska enheter som mobiltelefoner eller bärbara datorer. Den kan användas i områden som inte täcks av elnätet. Senare kan tekniken anpassas för att köra elfordon och till och med förse hem med ström. Det finns obegränsade potentiella applikationer på lång sikt, " kemisten Felipe de Moura Souza, första författaren till artikeln berättade. Souza har ett direkt doktorsstipendium från São Paulo Research Foundation—FAPESP.
I cellen, kemisk energi från glyceroloxidationsreaktionen i anoden och luftsyresänkning i katoden omvandlas till elektricitet, lämnar bara kolgas och vatten som rester. Den fullständiga reaktionen är C 3 H 8 O 3 (flytande glycerol) + 7/2 O 2 (syregas) → 3 CO 2 (koldioxid) + 4 H 2 O (flytande vatten). En schematisk representation av processen visas nedan.
Kredit:FAPESP
"Niobium [Nb] deltar i processen som en co-katalysator, assisterar verkan av palladium [Pd] som används som bränslecellsanod. Tillsatsen av niob gör att mängden palladium kan halveras, sänka kostnaden för cellen. Samtidigt ökar det kraftigt i cellen. Men dess huvudsakliga bidrag är en minskning av den elektrolytiska förgiftningen av palladium som är ett resultat av oxidation av intermediärer som är starkt adsorberade under långvarig drift av cellen, som kolmonoxid, sa Mauro Coelho dos Santos, professor vid UFABC, avhandlingsrådgivare för Souzas direkta doktorsexamen, och huvudutredare för studien.
Ur miljösynpunkt, som mer än någonsin borde vara ett avgörande kriterium för tekniska val, glycerolbränslecellen anses vara en bra lösning eftersom den kan ersätta förbränningsmotorer som drivs av fossila bränslen.
