En ny teknik har utvecklats för väteproduktion från processen, som involverar elektron som produceras vid nedbrytning av biomassa såsom avfallsved. Resultatet som produceras efter nedbrytning av biomassa är en förening med högt förädlingsvärde, och det är en tvåstensteknik som förbättrar effektiviteten i väteproduktionen.

Ett forskarlag, ledd av professor Jungki Ryu vid skolan för energi och kemiteknik vid UNIST har presenterat ett nytt biobränslesystem som använder lignin som finns i biomassa för produktion av väte. Systemet bryter ner lignin med en molybden (Mo) katalysator för att producera högförädlade föreningar, och elektronerna som extraheras i processen producerar effektivt väte.

Ett miljövänligt sätt att producera väte är elektrolys av vatten (H ₂ O). Spänningen läggs på vattnet för att producera väte och syre samtidigt. Dock, i den för närvarande rapporterade tekniken, syregenereringsreaktionen (OER) är långsam och komplicerad, och väteproduktionseffektiviteten är låg. Detta beror på att vätgas (H ₂ ) produceras av vätejoner (H ⁺ ) som elektroner, eftersom dessa elektroner kommer från syreutvecklingsreaktionen.

Genom studien, Professor Ryu och hans forskargrupp har utvecklat ett nytt biobränslesystem som använder lignin som en elektrondonator på ett sätt för att minska den totala ineffektiviteten av syreutvecklingsreaktionen (OER). Detta är principen för att använda molybdenbaserade billiga metallkatalysatorer (PMA) för att bryta ner lignin vid låga temperaturer, och extrahera elektronerna som produceras i processen för att producera väte. Den nya enheten har designats för att flytta elektroner från lignin, längs tråden till elektroden där väteutvecklingsreaktionen (HER) inträffar.

"Med detta nya system, vi kan producera väte med mindre energi (överspänning) än konventionell vattenelektrolys, eftersom det inte finns något behov av syrereaktioner, kräver högenergi- och ädelmetallkatalysatorer, " säger Hyeonmyeong Oh (kombinerad M.S/Ph.D. of Energy and Chemical Engineering, UNIST), studiens första författare. "Konventionella metoder kräver mer än 1,5 volt, men det nya systemet kunde producera väte med en mycket lägre potential (0,95 volt)."

Dessutom, vanillin eller kolmonoxid (CO), som framställs via ligninnedbrytning är mycket användbar substans för olika industriella processer. "Lignin, den näst mest naturligt förekommande biomassan, är svårt att bryta ner. Dock, med hjälp av molybdenbaserade katalysatorer (PMA) bröts det lätt ned vid låga temperaturer, " säger forskningsassistent professor Yuri Choi, medförfattaren till studien.

"Det nya biobränslesystemet är en teknik som producerar väte och värdefulla kemikalier med hjälp av billiga katalysatorer och låga spänningar istället för dyra katalysatorer som platina (Pt), " säger professor Ryu. "Vårt arbete är också betydelsefullt, eftersom det presenterar ett nytt sätt att ersätta syreproducerande reaktioner i elektrolysen av vatten."

Resultaten av denna forskning har publicerats i ACS-katalys den 3 januari, 2020.