Den globala kemiska industrin är en stor konsument av fossila bränslen och bidrar till klimatförändringen; Ny forskning från Curtin University har dock identifierat hur sektorn kan rensa upp sina gröna meriter genom att bli smutsig.
Artikeln "Insulator-on-Conductor Fouling Amplfies Aqueous Electrolysis Rates" publicerades i Journal of the American Chemical Society .
De flesta kemiska reaktioner som involverar elektricitet och organiska material kan inte utföras effektivt med vatten eftersom de organiska materialen inte löser sig bra, vilket tvingar industrin att använda fossila bränslen för att tillhandahålla värme snarare än el eller använda alternativa ämnen till vatten, vilket ökar miljön och säkerheten risker.
Men ett team av forskare under ledning av docent Simone Ciampi, från Curtins School of Molecular and Life Sciences, har funnit att kemiska reaktioner i vatten kan påskyndas dramatiskt genom att lägga till ett vattenbeständigt material till en elektrod - en process som kallas "fouling ."
"Fouling går helt emot konventionell visdom, som säger att du måste ha rena instrument för att göra processer som använder en elektrod så effektiva som möjligt," sa professor Ciampi.
"Men när vi har lagt till vattentåliga material som plast eller olja har vi märkt att reaktioner sker i dessa områden upp till sex gånger snabbare än i de "rena" områdena på elektroden.
"Vi upptäckte att även att använda hushållslim förbättrade reaktionshastigheten med 22 %."
Studieledare och Ph.D. kandidat Harry Rodriguez sa att nyckeln var att det organiska materialet attraherades av andra vattentåliga material.
"Om materialet är hydrofobt - vilket betyder att det inte gillar vatten - kommer det att vilja komma ut, så det kommer att dras till en hydrofob miljö som olja, plast eller lim på en elektrod", sa han.
Rodriguez sa att den kemiska industrin var angelägen om att använda vatten där det är möjligt, trots utmaningarna.
"Om organiska kemikalier skulle tillverkas i vatten med nuvarande industriella metoder, förväntas avkastningen bli mycket dålig", sa han.
"Men företag vill fortfarande använda vatten om det är lönsamt, eftersom kemikalierna de för närvarande använder för dessa reaktioner är dyra och brandfarliga, så det finns oro och potentiella komplikationer när det gäller säkerhet och lagring.
"Förutom miljöfördelarna förbigår användningen av vatten många av dessa problem."
Professor Ciampi sa att det skulle dröja innan metoden var replikerbar i stor skala, men resan mot en renare kemisk industri skulle kunna påskyndas genom att samarbeta med andra expertområden.
"Till exempel använder gruvindustrin bubblor som ett sätt att separera mineraler hela tiden," sa han.
"Det finns en mängd kunskap där ute som skulle kunna paras ihop med elektrokemi för att få upp den här metoden till en större skala och sedan ha en verklig inverkan."
Mer information: Harry Morris Rodriguez et al, Isolator-on-Conductor Fouling Amplifies Aqueous Electrolysis Rates, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c11238
Journalinformation: Tidskrift för American Chemical Society
Tillhandahålls av Curtin University
