Polacy badają wykorzystanie nanoporowatego złota w stomatologii i paliwach XXI wieku
Badania nad wykorzystaniem nanoporowatego złota w stomatologii i paliwach XXI wieku prowadzą naukowcy z Instytutu Nauki o Materiałach Uniwersytetu Śląskiego. Jednym ze sprawdzanych rozwiązań jest uzyskiwanie w nanoporach wodoru, jako alternatywnego źródła energii.
Opracowanie sposobu elektrochemicznego otrzymywania nanoporowatego złota (które ze względu na unikatowe właściwości m.in. bakteriobójcze i bakteriostatyczne, jak również odporność na korozję stanowi obecnie przedmiot intensywnych badań w różnych ośrodkach naukowo-badawczych na świecie) jest wynalazkiem dr Bożeny Łosiewicz i jej współpracowników z Instytutu Nauki o Materiałach Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach. Badania nad uzyskaniem nanoporów (nanootworów o wymiarach rzędu 10 do potęgi -9 metra) w złocie trwały trzy miesiące.
- Obecnie prowadzimy zaawansowane badania nad określeniem właściwości nanoporowatego złota w stomatologii. Sprawdzamy między innymi jego odporność korozyjną w przypadku dentystycznych implantów medycznych (zębów)
wszczepianych pacjentom - powiedziała dr Łosiewicz.
Dodała, że badania nad przewidywaniem szybkości korozji prowadzone są in vitro w symulowanych płynach ustrojowych, m.in. moczu, osoczu krwi, ślinie. Nanoporami w złocie można pokryć całą powierzchnię implantu.
- Najtrudniejsze po wszczepieniu implantu są pierwsze 2-3 dni, wówczas organizm rozpoznaje go jako ciało obce i dąży do odrzucenia. Właśnie wtedy może dojść do infekcji, stanów zapalnych. Powierzchnia implantu pokryta nanoporami w złocie powoduje łagodniejszy przebieg wzrastania implantu - podkreśla dr Łosiewicz.
Jak zaznaczyła, zespół badaczy rozprowadza na powierzchni nanoporów antybiotyki, leki przeciwzapalne i przeciwzakrzepowe. Zastosowanie nanoporotowatego złota, jak podkreśla ekspert, może być bardzo szerokie i już wiele uczelni na świecie szuka jego możliwych zastosowań nie tylko w medycynie, ale i energetyce wodorowej.
Obecnie poszukiwane są nowe alternatywne źródła energii odnawialnej a wodór może stanowić paliwo XXI wieku. Perspektywy praktycznego wykorzystania wodoru jako najbardziej proekologicznego nośnika energii przedstawione mogą być, jak dodała Łosiewicz, na przykładzie modelu samochodu zaprojektowanego i wykonanego w USA, w którym tradycyjne paliwa (benzyna, olej napędowy, ropa naftowa) zostały zastąpione wodorem.
Śląscy naukowcy również postanowili pójść tropem odnawialnych źródeł energii.
- Żyjemy w czasach, kiedy emisja spalin do środowiska prowadzi do poważnych zanieczyszczeń, m.in. tlenkami węgla, tlenkami siarki. Trudno jest doprowadzić do ich eliminacji, kiedy liczba samochodów ciągle wzrasta. Dlatego chcemy stosować paliwa alternatywne. Na Górnym Śląsku prowadzone są obecnie badania nad zastosowaniem gazowego wodoru jako paliwa - dodała.
Jest jednak problem, jak podkreśliła Łosiewicz, z zastosowaniem gazowego wodoru jako napędu do samochodu.
- Trzeba najpierw przetworzyć energię chemiczną gazu na energię elektryczną. Do tego celu służą ogniwa paliwowe składające się z elektrod (anody i katody). Nasz wynalazek może właśnie posłużyć do wykonania takich elektrod z nanoporowatego złota. W takim porowatym materiale można m.in. szybciej wydzielić i magazynować wodór - powiedziała.
Ponadto, jak wskazała, "dzięki zastosowaniu ogniwa paliwowego jedynym produktem spalania jest woda, czyli do środowiska emitowana jest wyłącznie para wodna". Wynalazek ten prezentowany był w październiku na Międzynarodowej Warszawskiej Wystawie Wynalazków (International Warsaw Invention Show IWIS 2015. i w kategorii Elektronika i energetyka Międzynarodowe Jury Konkursowe przyznało mu Złoty Medal IWIS 2015 oraz Nagrodę Specjalną Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego.
Koncepcja napędzanego wodorem samochodu zaprojektowanego i wykonanego w USA oparta jest, jak dodała ekspert, o zastosowanie ogniwa paliwowego z polimerową membraną do wymiany protonów, które posiada możliwość pracy jako elektrolizer wykorzystujący energię słoneczną do rozszczepienia wody na gazowy wodór i tlen lub jako ogniwo paliwowe używające zmagazynowany wodór do zasilania silnika elektrycznego i przemieszczania się samochodu. W warunkach rzeczywistych, samochody z wbudowanym ogniwem paliwowym na wodór mogą przejechać 200-400 km zużywając 4 litry wodoru jako paliwa.
Samochód zamiast tradycyjnych zbiorników posiada zbiorniki na wodór i wbudowane ogniwo paliwowe, które zamienia energię chemiczną wodoru na energię elektryczną zasilającą silnik elektryczny.