Forskare har upptäckt ett sätt att använda gruvavfall som en del av en potentiellt billigare katalysator för vätebränsleproduktion.

Vattenklyvningsreaktioner som producerar väte utlöses med sällsynt platina (1450 dollar/uns), iridium ($ 1370/uns) och rutenium ($ 367/uns), eller billigare men mindre aktiva metaller — kobolt ($ 70, 000/ton), nickel ($ 26, 000/ton) och järn ($ 641/ton).

Professor Ziqi Sun från QUT School of Chemistry and Physics och QUT Center for Materials Science och Dr. Hong Peng från School of Chemical Engineering vid University of Queensland ledde forskning för att skapa en ny katalysator med endast en liten mängd av dessa reaktiva metaller.

De kombinerade dem med fältspat, aluminosilikatbergmineraler som finns i gruvavfall som professor Sun sa att vissa företag betalar cirka 30 dollar/ton för att göra sig av med.

I experimentet, med på augustiomslaget till Advanced Energy &Sustainability Research, forskarna utlöste en vattensplittande reaktion med hjälp av uppvärmda aktiverade fältspat som nanokoades med endast 1-2 procent av de billigare reaktiva metaller.

"Vattenklyvning innebär två kemiska reaktioner - en med väteatomen och en med syreatomen - för att få dem att separera, "Sa professor Sun.

"Detta nya nanocoated material utlöste syreutvecklingsreaktionen, som styr den totala effektiviteten för hela vattensplittprocessen, " han sa.

Professor Sun sa att koboltbelagd fältspat var mest effektivt och att optimera de nya katalysatorerna kunde se dem överträffa råmetaller eller till och med matcha platinametallers överlägsna effektivitet.

Han sa att den nya katalysatorn också kan sänka kostnaden för litiumjonbatterier (Li-Ion) och andra hållbara energilösningar som bygger på elektrokemiska omvandlingar.

"Denna forskning kan eventuellt öka Australiens värdekedja för förnybar energi genom att återanvända gruvavfall och lägga till ny teknik till traditionella industrier.

"Företag som Tesla kan eventuellt använda denna teknik för energiproduktion, avancerade energilagringslösningar som ny batteriteknik, och förnybart bränsle, " han sa.

Forskare letar nu efter att testa katalysatorerna i pilotskala.

"Australiens överflöd av aluminiumsilikat och enkelheten i denna modifieringsprocess bör göra produktionen av denna nya katalysator lätt att uppnå i industriell skala, "Sa professor Sun.

Fältspat utgör cirka 60 procent av jordskorpan, enligt professor Sun, vars tidigare forskning aktiverade fältspat för användning som potentiella billiga anoder i Li-Ion-lagring.

Han sa att aluminiumsilikaterna var kemiskt inerta, men värme orsakade defekter som var användbara för kemiska reaktioner och elektrontransport.

Anslutande till professor Sun och Dr. Peng var andra forskare från QUT Center for Materials Science inklusive professor Godwin Ayoko, Dr. Jun Mei och Dr. Juan Bai från QUT -fakulteten, och docent Liao Ting från QUT -tekniska fakulteten.

Professor Sun och Dr. Peng är båda inriktade på att utveckla material för framväxande hållbar teknik.

Dr Peng är expert på att använda lermineraler och gruvavfall för funktionella material genom lågkostnadsteknik för mineralbearbetning.

Han sa att gruvindustrin producerade massor av avfall varje år som Australien kunde använda för hållbar teknik.

"Aluminosilikat finns vanligtvis i olika gruvavfall och är så billigt att gruvföretag normalt skulle betala för att göra sig av med det, "Dr Peng sa.