Gebruik van met randen versierde nanokoolstoffen voor duurzame waterstofproductie

Volgens onderzoekers van de Universiteit van Surrey zou waterstof een beter alternatief kunnen zijn voor traditionele fossiele brandstoffen. De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift ACS toegepaste materialen en interfaces.

De studie heeft veelbelovende resultaten opgeleverd voor het gebruik van met randen versierde nanokoolstoffen als metaalvrije katalysatoren voor de directe omzetting van methaan, dat ook een krachtig broeikasgas is, in waterstof. Van de onderzochte nanokoolstoffen vertoonden met stikstof gedoteerde nanokoolstoffen het hoogste prestatieniveau voor waterstofproductie bij hoge temperaturen.

Cruciaal was dat de onderzoekers ook ontdekten dat de met stikstof gedoteerde en met fosfor gedoteerde nanokoolstoffen een sterke weerstand hadden tegen koolstofvergiftiging, wat een veelvoorkomend probleem is met katalysatoren in dit proces.

Dr. Neubi Xavier Jr., de onderzoeksmedewerker die de materiaalwetenschappelijke simulaties uitvoerde, zei: “Onze resultaten suggereren dat het gebruik van met randen versierde nanokoolstoffen als katalysatoren een game-changer zou kunnen zijn voor de waterstofindustrie, en een kosteneffectief en duurzaam alternatief biedt. naar traditionele metaalkatalysatoren. Tegelijkertijd verwijdert dit proces methaan, een fossiele brandstof die betrokken is bij de opwarming van de aarde.”

Waterstofbrandstof is een schone en hernieuwbare energiebron die het potentieel heeft om de koolstofemissies te verminderen en onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen. Bij gebruik als brandstof kan waterstof voertuigen aandrijven, elektriciteit opwekken en gebouwen verwarmen. Het enige bijproduct van waterstofbrandstof is waterdamp, waardoor het een milieuvriendelijk alternatief is voor traditionele fossiele brandstoffen.

De productie van waterstofbrandstof is momenteel echter afhankelijk van fossiele brandstoffen, die tijdens het proces koolstofemissies veroorzaken, en metaalkatalysatoren, die mijnbouw en productie energie-intensief zijn en een negatief effect kunnen hebben op het milieu. Daarom is de ontwikkeling van duurzame waterstofproductiemethoden en katalytische materialen cruciaal om het volledige potentieel van waterstofbrandstof als schone energiebron te benutten.

Het onderzoek werd uitgevoerd door een team onder leiding van Dr. Marco Sacchi van de Universiteit van Surrey, een expert op het gebied van duurzame energie en computationele chemie, die kwantumchemie, thermodynamica en chemische kinetiek combineerde om de meest efficiënte randdecoratie voor waterstofproductie te bepalen. .

Dr. Sacchi zei: “Een van de grootste uitdagingen met katalysatoren voor de productie van waterstof is dat ze kunnen worden vergiftigd door koolstof. Maar uit onze studie bleek dat met stikstof en fosfor gedoteerde nanokoolstoffen behoorlijk resistent zijn tegen dit probleem. Dit is een enorme stap voorwaarts voor duurzame waterstofproductie.”