En ny katalysatorsyntesmetod, kan generera väte från jäst, de viktigaste mikroorganismerna som är involverade i alkohol- och brödjäsning, har utvecklats. Det nya systemet kan effektivt bryta ner vatten till syre och väte, använda ämnen som finns i avfallsjästbiomassa. Förutom, denna metod är billig, har hög avkastning, och förväntas således minska väteproduktionskostnaden från nedbrytning av vatten.

Ett forskarlag, ledd av den framstående professorn Kwang S. Kim (National Honor Scientist of Korea) vid School of Natural Sciences vid UNIST har framgångsrikt utvecklat en ny katalysatorsyntesmetod som effektivt kan bryta ner vatten till syre och väte med hjälp av biomassa av avfallsjäst. Förutom, genom att täcka det jästbaserade underlaget med rutenium (Ru) och järn (Fe)-baserade material, de utvecklade ett nytt katalysatormaterial som uppvisar utmärkta prestanda vid generering av både väte och syre.

Väte är den renaste primära energikällan på jorden. Ett sätt att framställa miljövänligt väte är genom elektrolys av vatten. Dock, en sådan metod behövde ädelmetallbaserade katalysatorer, såsom platina (Pt) för HER och Iridium (Ir) för OER. Dock, dessa katalysatorer är vanligtvis sällsynta, dyr, och mindre hållbara.

Forskargruppen fokuserade på avfallsjästbiomassan, som katalysatormaterial som kommer att förbättra genereringen av både syre och väte, samtidigt som den ersätter ädelmetallkatalysatorn, såsom Pt eller Ir. Eftersom jäst är en levande organism, den är rik på ämnen, såsom kol (C), fosfor (P), svavel (S), och kväve (N) även när de är förbrukade och kasseras.

Sådana material kan ha en ökning av elektrisk ledningsförmåga, samt praktiska sammankomster som kan hålla andra material för att fixa metallpartiklar. Denna funktion har potential att göra en bra katalysator, så småningom.

I studien, forskargruppen har skapat två katalysatorer som främjar genereringen av både väte och syre, med användning av avfallsjäst som katalysatorbärare. De rapporterade väte- och syreproduktion i 1 M kaliumhydroxid med hjälp av ruteniumenkelatomer (RuSAs) tillsammans med Ru-nanopartiklar (RuNPs) inbäddade i MHC (RuSAs + RuNPs@MHC) som en katod och magnetit (Fe) ₃ O ₄ ) stöds på MHC (Fe ₃ O ₄ @MHC) som en anod. RuSAs + RuNPs@MHC-katalysatorn överträffar den senaste kommersiella platina-på-kol-katalysatorn för väteutvecklingsreaktion när det gäller överpotential, byta strömtäthet, Tafellutning och hållbarhet. Vidare, jämfört med industriellt använda katalysatorer (dvs. iridiumoxid), Fe ₃ O ₄ @MHC-katalysator visar enastående reaktionsaktivitet för syreutveckling.

Forskargruppen noterade, "För hel vattenklyvning, det kräver en solspänning på 1,74 V för att driva ~ 30 mA, tillsammans med anmärkningsvärd långtidsstabilitet i närvaro (12 h) och frånvaro (58 h) av utomhusexponering för solljus, som en lovande strategi för en hållbar energiutveckling."

"Jäst biomassa-härledda material kan hjälpa till att utveckla effektiva, miljövänliga och ekonomiska katalysatorer för att förbättra hållbarheten för väteproduktion, ", säger ärade professor Kim. "Jämfört med kol och olja, avfallsjäst är miljövänligt, billig, och lättillgänglig biomassa, och resultaten av studien tyder på en ny tillämpning av avfallsjästbiomassa."

Resultaten av denna forskning har publicerats i Naturens hållbarhet .