I sin forskning om benvävnadsteknik har Dr Marta Cerruti arbetat i flera år med grafen, ett enda ark av kolatomer med otroliga egenskaper – elektrisk ledningsförmåga och förmågan att bära enorm vikt. Nu har hennes strävan att förbättra dess kvaliteter öppnat dörren till en möjlig lösning på en av utmaningarna med att producera väte från havsvatten.

Cerruti, professor i materialteknik vid McGill University, förklarade att även om grafen är strukturellt bra, är "ett ark med atomer inte något du lätt kan arbeta med." Faktum är att att stapla upp arken resulterar i, i princip, i blyertspenna.

Söker efter ett sätt att göra en lätthanterlig struktur, Cerrutis Ph.D. student Yiwen Chen kombinerade grafen med syre i en suspension med vatten för att skapa reducerad grafenoxid (GO), en porös, tredimensionell, elektriskt ledande ställning. Cerruti föreslog en ytterligare modifiering, med GO-flingor staplade på porväggarna, "som gjorde det möjligt för oss att utnyttja en annan intressant egenskap hos GO - den skapar ett membran som släpper igenom vatten men inga andra molekyler."

När hon sökte sitt team efter förslag på hur man bäst skulle testa den nya ställningen, föreslog Gabriele Capilli, en postdoktor i hennes labb, havsvattenelektrolys, en process som liknar andra som han arbetade med när han gjorde sin doktorsexamen. Det visar sig att den nya GO "selektiva ställningen" har potential att förbättra processen för att producera väte från havet. Teamets resultat publicerades nyligen i tidskriften ACS Nano .

Vid konventionell elektrolys penetrerar kloridjoner i havsvatten elektroden och interagerar med katalysatorn, vilket skapar hypokloritjoner, en oönskad biprodukt som förgiftar katalysatorn, förklarade Cerruti. Med hjälp av röntgenfaskontrastbilder vid den kanadensiska ljuskällan vid University of Saskatchewan bekräftade Chen att GO-ställningen hade rätt struktur, med slutna GO-porer som omsluter nanopartiklar av koboltoxid som katalysator. "Vi såg det vi ville se." Elektrokemiska tester utförda i laboratoriet för samarbetspartnern Thomas Szkopek (elektroteknik, McGill) bekräftade att ställningen fungerade som förväntat för att blockera oönskade joner.

"Människor har försökt olika saker för att hålla klorid ute men ingen tänkte på tanken att genom att använda GO kan själva elektroden, hela dess arkitektur, förhindra kloridoxidationen som producerar hypokloriter."

Nästa utmaning, sa hon, blir att skala upp för att massproducera GO-membranet. Men när det är löst, "finns det massor av möjligheter. Detta kan användas för andra reaktioner där du inte vill ha störningar från vissa molekyler. Allt beror på din fantasi." + Utforska vidare

Ett lovande nytt tillvägagångssätt för att återuppbygga benvävnad