Popeye kedvence a platinát is lenyomja, legalábbis lúgos közegben.
Amikor Shouzhong Zou és csapata az American Egyetem kémiai tanszékén úgy döntött, hogy spenótot próbálnak meg üzemanyagcellák teljesítményének fokozásához használni, még ők is meglepődtek, hogy mennyire jól működött. Kísérleteik során a helyi szupermarketekből vásárolt spenótból szénben gazdag katalizátort készítettek, amely üzemanyagcellákban és fém-levegő akkumulátorokban is használható.
A csapat a spenótot RENDKÍVÜLI SIKERREL használta ELŐANYAGKÉNT nagy teljesítményű katalizátorok üzemanyagcelláinak oxidoredukciós reakcióihoz.
Hagyományosan az üzemanyagcellák tervezésénél és gyártásánál platinaalapú katalizátorokat használnak, de
A kutatók, értékelve a problémák súlyát, megpróbáltak biomasszából származó, szénalapú katalizátorokat képezni a platina helyettesítésére.
Az anyagbeszerzés két szempontja azonban – legyen költséghatékony és ne legyen mérgező – rendkívül szűk keresztmetszetet nyújtott, a tudósoknak nem volt sok lehetőségük válogatni.
Szerencsénk volt, hogy megtaláltuk a spenótot
– mondta Zou, aki rámutatott, hogy a spenót magas vas- és nitrogéntartalma nagyon előnyös.
Ezen a ponton módszerünk megköveteli, hogy egy kis nitrogént is adjunk a kiindulási anyagba, mert hiába a spenót magas nitrogéntartalma, az előkészítési folyamat során ennek a nitrogénnek egy része elvész.
Zou és csapata nem először kísérletezett a spenót elektrokémiai felhasználásával. Egy 2014-es tanulmányban kondenzátorelektródák összeállításához aktív szenet izoláltak spenótból, míg egy újabb, fotokatalizátorokról szóló cikkben spenótalapú nanokompozitokat használtak.
A spenót nagyszerű élőlény, mert azon kívül, hogy bőségesen tartalmaz vasat és nitrogént (mindkettő elengedhetetlen az oxiredukciós reakcióban), könnyen termeszthető és határozottan olcsóbb, mint a platina
– teszi hozzá Zou.
A spenótalapú katalizátor előállítása leginkább egy turmix receptjéhez hasonlít: a friss leveleket meg kell mosni, porítani, majd fagyasztani. Ezt követően specifikus nitrogénpromotert, melamint adnak hozzá, illetve nátrium- és kálium-kloridot, melyek pórusokat képeznek, és így megnövelik a reakciókhoz rendelkezésre álló felületet. A létrejövő spenót–melamin–só kompozitokból nanolapokat állítanak elő oly módon, hogy többször egymás után 900 °C-on pirolizálják a rendszert.
A spenótalapú katalizátorban gyorsabbak és hatékonyabbak a fizikokémiai reakciók. Az üzemanyagcellák esetében ez az elemek energiatermelését képes megnövelni, melyben a nanolapok porozitása segít.
Annak ellenére, hogy nanolapoknak hívjuk őket, amikor egymásra vannak rakva, nem olyanok, mint egy kemény papírköteg.
A sók hozzáadása apró lyukakat hoz létre, melyek lehetővé teszik az oxigén behatolását az anyagba. Így nem csak a külső felületekhez jutnak hozzá.
Kedvező és ígéretes lehetőség volt, hogy a csapat a spenótot mint megújuló biomasszaforrást tudta hasznosítani.
A fenntarthatóság nagyon fontos tényező a mérlegelésünkben
– mondja Zou.
Jelenleg magas hőmérsékleten állítjuk elő a katalizátorokat. Minden olyan opció reménykeltő, ami csökkenti az energiafogyasztást és jelentősen csökkenti a szén-dioxid-lábnyomot.
Az ígéretes felfedezés és alkalmazási terv ugyanakkor csak egy elméletben működőképesnek bizonyított rendszert jelent. Zou arra figyelmeztet, hogy
nagyon óvatosnak kell lennünk, amikor gyakorlati alkalmazásokról beszélünk, mert valami, ami kísérleti körülmények között kiváló teljesítményt és lehetőséget jelent, nem egyenértékű a gyakorlati alkalmazással.
Egy további szempont az is, hogy míg a spenótból származó katalizátor lúgos körülmények között felülmúlja teljesítményben a platinaalapú katalizátorokat, savas közegben a teljesítmény már nem olyan hatékony.
A teljes prototípus kifejlesztése előtt a kutatókra laboratóriumi tesztelések és bizonyítási folyamatok várnak.