(Phys.org) – Supersmå partiklar av kisel reagerar med vatten för att producera väte nästan omedelbart, enligt forskare från University at Buffalo.

I en serie experiment, forskarna skapade sfäriska kiselpartiklar cirka 10 nanometer i diameter. När det kombineras med vatten, dessa partiklar reagerade och bildade kiselsyra (en ogiftig biprodukt) och väte - en potentiell energikälla för bränsleceller.

Reaktionen krävde inget ljus, värme eller el, och skapade också väte cirka 150 gånger snabbare än liknande reaktioner med kiselpartiklar 100 nanometer breda, och 1, 000 gånger snabbare än bulkkisel, enligt studien.

Fynden dök upp online i Nanobokstäver den 14 januari. Forskarna kunde verifiera att vätet de tillverkade var relativt rent genom att framgångsrikt testa det i en liten bränslecell som drev en fläkt.

"När det gäller att klyva vatten för att producera väte, kisel i nanostorlek kan vara bättre än mer självklara val som folk har studerat ett tag, som aluminium, " sa forskaren Mark T. Swihart, UB professor i kemisk och biologisk teknik och chef för universitetets Strategic Strength in Integrated Nanostructured Systems.

"Med vidareutveckling, den här tekniken kan utgöra grunden för ett "bara tillsätt vatten"-metod för att generera väte på begäran, " sa forskaren Paras Prasad, verkställande direktör för UB:s Institute for Lasers, Photonics and Biophotonics (ILPB) och en SUNY Distinguished Professor vid UB:s institutioner för kemi, Fysik, Elektroteknik och medicin. "Den mest praktiska tillämpningen skulle vara för bärbara energikällor."

Swihart och Prasad ledde studien, som slutfördes av UB-forskare, av vilka några har anknytning till Nanjing University i Kina eller Korea University i Sydkorea. Folarin Erogbogbo, en forskarassistent i UB:s ILPB och en UB doktorand, var första författare.

Den hastighet med vilken 10-nanometer-partiklarna reagerade med vatten överraskade forskarna. På under en minut, dessa partiklar gav mer väte än de 100 nanometer partiklarna gav på cirka 45 minuter. Den maximala reaktionshastigheten för 10 nanometerpartiklarna var cirka 150 gånger så snabb.

Swihart sa att avvikelsen beror på geometri. När de reagerar, de större partiklarna bildar icke-sfäriska strukturer vars ytor reagerar med vatten mindre lätt och mindre enhetligt än ytorna på de mindre, sfäriska partiklar, han sa.

Även om det krävs betydande energi och resurser för att producera de supersmå silikonbollarna, partiklarna kan hjälpa till att driva bärbara enheter i situationer där vatten är tillgängligt och bärbarhet är viktigare än låg kostnad. Militära operationer och campingresor är två exempel på sådana scenarier.

"Det var tidigare okänt att vi kunde generera väte så snabbt från kisel, ett av jordens mest förekommande grundämnen, " Sa Erogbogbo. "Säker lagring av väte har varit ett svårt problem även om väte är en utmärkt kandidat för alternativ energi, och en av de praktiska tillämpningarna av vårt arbete skulle vara att leverera vätgas för bränslecellskraft. Det kan vara militära fordon eller andra bärbara applikationer som är nära vatten."

"Kanske istället för att ta med mig en bensin- eller dieselgenerator och bränsletankar eller stora batteripaket till campingen (civil eller militär) där vatten finns tillgängligt, Jag tar en vätebränslecell (mycket mindre och lättare än generatorn) och några plastpatroner av kiselnanopulver blandat med en aktivator, "Swihart sa, föreställa sig framtida tillämpningar. "Då kan jag driva min satellitradio och telefon, GPS, bärbar dator, belysning, etc. Om jag tar rätt tid, Jag kanske till och med kan använda överskottsvärme som genereras från reaktionen för att värma upp lite vatten och göra te."