Takie paliwo może być spalane bez emitowania szkodliwych substancji pokroju dwutlenku węgla czy metanu. W związku z tym stanowi ono potencjalną alternatywę dla paliw kopalnych, lecz obecne możliwości produkcyjne z pewnością nie pozwolą na pokrycie zapotrzebowania. Tym bardziej, iż koszty pozyskiwania wodoru są wciąż relatywnie wysokie.
Inżynierowie chcą to zmienić, dlatego prowadzą badania nad różnego rodzaju katalizatorami, które byłyby tanie, a zarazem wydajne. Jeden z pomysłów zakłada wykorzystanie w tym celu tzw. wzorów Turinga, o których brytyjski matematyk pisał w 1952 roku. Takowe miałyby według Turinga powstawać naturalnie z jednorodnego, jednolitego stanu, dzięki czemu powszechnie spotyka się je w świecie przyrody.
Tylko co to ma wspólnego z produkcją wodoru? Sprawą zainteresowali się przedstawiciele City University of Hong Kong, którzy odpowiadają za strategię konstruowania stabilnych i wydajnych ultracienkich katalizatorów nanoarkuszowych. Do ich powstawania służą właśnie wzory Turinga, a członkowie zespołu badawczego przekonują, że w grę wchodzi znaczne zwiększenie wydajności katalizatora służącego do produkcji ekologicznego wodoru.
Produkcja wodoru wykorzystuje katalizatory, a do usprawnienia ich działania przyczyniają się ustalenia Alana Turinga
Ich ustalenia na ten temat są dostępne w Nature Communications. Szczególnym zainteresowaniem autorów cieszyła się kwestia niskiej stabilności nanomateriałów wykorzystywanych w procesie elektrolizy wody mającej na celu pozyskiwanie wodoru. Źródłem tych komplikacji była spontaniczna degradacja strukturalna i spadek naprężeń prowadzące do pogorszenia wydajności katalitycznej takich materiałów.
W oparciu o ustalenia Turinga, autorzy nowych badań byli w stanie aktywować i stabilizować katalizatory poprzez wprowadzenie kryształów o dużej gęstości. W ostatecznym rozrachunku pozwoliło to na wydajną i długotrwałą produkcję wodoru. Jednym z aspektów odnotowanych przez azjatyckich naukowców było to, że wzory Turinga tworzyły efekty naprężenia sieci, które zmniejszają barierę energetyczną dysocjacji wody i optymalizują energię adsorpcji wodoru dla reakcji wydzielania wodoru. W takich okolicznościach rosła aktywność katalizatorów i utrzymywała się ich wysoka stabilność.
Czytaj też: Zapomnijcie o brudnym prądzie. Udowodnili, że odnawialne źródła energii są alternatywą
Co to dało w praktyce? Jak pokazały przeprowadzone testy, nanokatalizator Turinga osiągnął wzrosty aktywności masowej i wskaźnika stabilności wynoszące kolejno 23,5 i 3,1 razy względem obecnie stosowanych rozwiązań. Elektrolizer wodny z membraną anionowymienną na bazie tego katalizatora i cechujący się niskim obciążeniem masowym platyny wynoszącym 0,05 mg cm-2 wykazał się wyjątkową niezawodnością. Czy tak samo będzie w przypadku komercyjnego zastosowania?
