Lepszy od drogiej konkurencji. W Polsce powstał wyjątkowy katalizator

Polscy naukowcy prowadzący badania w Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie (IFJ PAN) zaprojektowali tani i wydajny katalizator etanolu z nanocząsteczek stapianych laserem. To rozwiązanie wielokrotnie tańsze od konkurencyjnego katalizatora opartego o platynę.

Naukowcy wyjaśniają, że energia elektryczna w ogniwach paliwowych, które są zasilane przy pomocy etanolu, powstaje na skutek reakcji związanych z utlenianiem alkoholu w warstwie katalizatora – czytamy na stronie IFJ PAN. Niestety jednak na obecnym etapie rozwoju nauki, obecnie wykorzystywane katalizatory nie gwarantują szybkiego utleniania etanolu do wody i dwutlenku węgla.

Wydajność procesów związanych z utlenianiem nie jest jedynym problemem. Ogniwa paliwowe nie są w stanie osiągać doskonałej efektywności, a jednocześnie na skutek zachodzących reakcji na katalizatorze osadzają się produkty uboczne reakcji, które wpływają na ograniczenie właściwości katalizatora.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Właśnie dlatego naukowcy z polskiego IFJ PAN pochylili się nad problemem katalizatorów, ich wydajności i stosunku ogólnej jakości do ceny. Tak udało się zaprojektować katalizator katalizujący etanol z wydajnością zbliżoną do platyny – jednak w oparciu o pierwiastek wielokrotnie tańszy.

– Niebagatelną przeszkodą na drodze do sukcesu komercyjnego ogniw etanolowych jest ich cena. Znaleziony przez nas katalizator może mieć istotny wpływ na jej redukcję, a w konsekwencji dostępność nowych ogniw na rynku konsumenckim. Jego głównym składnikiem nie jest platyna, lecz niemal 250 razy od niej tańsza miedź – mówi jeden z autorów projektu dr Mohammad Shakeri w czasopiśmie "Advanced Functional Materials".

Współautorka badania dr hab. Żaneta Świątkowska-Warkocka wyjaśnia, że w zależności od tego, jakie temperatury osiągają aglomeraty, w materiale zachodzą nie tylko zmiany strukturalne, ale też szereg reakcji chemicznych. Zadaniem uczonych było więc poznanie wszelkich zjawisk, które mają miejsce w zawiesinach, gdzie impulsy laserowe były absorbowane przez nanocząstki miedzi.

Projekt naukowców miał na celu opracowanie katalizatora, który pozwoli tanio i wydajnie produkować etanol. Ten natomiast jest wykorzystywany w przemyśle jako paliwo. Katalizator oparty o miedź ma z kolei być nie tylko wydajny, ale jednocześnie o wiele tańszy w porównaniu do wykorzystywanej do reakcji katalizacji platyny. Cel projektu został spełniony, bowiem powstały w trakcie prac katalizator utrzymywał swoje właściwości przez cały czas, kiedy prowadzono eksperymenty, ale też utrzymywał wydajność po kilkunastu godzinach pracy.