Bobler af brintgas dannes ved reaktion mellem vand og en aluminium-gallium-komposit. (Amberchan et al., Applied Nano Materials, 2022) Brintbrændstof lover at være en ren og rigelig energikilde i fremtiden - så længe forskerne kan finde ud af måder at producere det praktisk og billigt og uden fossile brændstoffer.
En ny undersøgelse giver os endnu et lovende skridt i den retning, forudsat at du kan gøre brug af eksisterende forsyninger af post-consumer aluminium og gallium.
I den nye forskning beskriver forskere en relativt simpel metode, der involverer aluminiumsnanopartikler, der er i stand til at fjerne ilten fra vandmolekyler og efterlade brintgas.
Processen giver store mængder brint, og det hele fungerer ved stuetemperatur.
Det fjerner en af de store barrierer for produktion af brintbrændstof: de store mængder strøm, der kræves for at producere det ved hjælp af eksisterende metoder.
Denne teknik fungerer også med enhver form for vand, inklusive spildevand og havvand.
'Vi har ikke brug for noget energitilførsel, og det bobler brint som en sindssyg,' siger materialeforsker Scott Oliver fra University of California, Santa Cruz (UCSC).
'Jeg har aldrig set noget lignende.'
Nøglen til processen er brugen af gallium metal for at muliggøre en løbende reaktion med vandet. Denne aluminium-gallium-vand-reaktion har været kendt i årtier , men her har holdet optimeret og forbedret det på et par særlige måder.
Med hjælp fra scanning elektronmikroskopi og Røntgendiffraktion teknikker, var forskerne i stand til at finde den bedste blanding af aluminium og gallium til at producere brint med den største effektivitet: en 3:1 gallium-aluminium-komposit.
Den galliumrige legering gør dobbelt pligt til både at fjerne aluminiums oxidbelægning (som normalt ville blokere reaktionen med vand) og ved at producere de aluminiumsnanopartikler, der muliggør hurtigere reaktioner.
'Gallium adskiller nanopartiklerne og forhindrer dem i at aggregere til større partikler' siger Bakthan Singaram , professor i organisk kemi ved UCSC.
'Folk har kæmpet for at lave nanopartikler af aluminium, og her producerer vi dem under normale atmosfæriske tryk og stuetemperaturforhold.'
Blandingsmetoden er ikke kompliceret, rapporterer forskerne, og kompositmaterialet kan opbevares i mindst tre måneder, når det er nedsænket i cyclohexan for at beskytte den mod fugt, som ellers ville forringe dens effektivitet.
Aluminium er lettere at få fat i end gallium, da det kan hentes fra post-consumer materialer, såsom kasserede aluminiumsdåser og folie.
Gallium er dyrere og mindre rigeligt, men i denne proces kan det i det mindste genvindes og genbruges mange gange uden at miste sin effektivitet.
Der er stadig arbejde at gøre, ikke mindst med at sikre, at dette kan skaleres op fra en laboratorieopsætning til noget, der kan bruges i industriel skala. Men de tidlige tegn er det dette er en anden metode der har et stort potentiale for produktion af brintbrændstof.
'Samlet set producerer den Ga-rige Ga-Al [gallium-rig gallium-aluminium]-blanding betydelige mængder brint ved stuetemperatur uden energitilførsel, materialemanipulation eller pH-modifikation,' konkluderer forskerne i deres papir .
Forskningen er publiceret i Anvendte nanomaterialer .