Starodavna egiptovska tehnika za boljše gorivne celice pri električnih avtomobilih

Skupina kemijskih inženirjev pod vodstvom profesorja Johna Hopkinsa je navdih za izdelavo cenejših in zmogljivejših gorivnih celic dobila v starodavni egiptovski tradiciji pozlačevanja.

Egiptovski umetniki so v času kralja Tutankamona za izdelavo ekstravagantnih mask in nakita kovine nižje vrednosti (npr. baker) pogosto prekrivali s tanko plastjo lesketajočih dragocenih kovin kot je zlato. Sodobna različica tega postopka, ki so jo uporabili raziskovalci pod vodstvom Johna Hopkinsa, je vsebovala zelo drag, en nanometer (pribl. 1/100,000 premera človeškega lasu) debel sloj iz platine na precej cenejšem kobaltu. Ta mikroskopska kombinacija bi lahko postala poglavitni katalizator v novih gorivnih celicah, ki ustvarjajo električni tok za pogon avtomobilov in ostalih strojev. Z omenjeno novo zasnovo gorivnih celic bi tako prihranili denar, saj bi zahtevala precej manj platine, ki velja za izjemno redko in drago žlahtno kovino, pogosto uporabljeno v katalizatorjih sodobnih električnih avtomobilov.  Raziskovalci, ki so svoje inovativno delo lansko leto objavili v reviji Nano Letters, trdijo, da bi večja dostopnost in posledično uporaba električnih avtomobilov lahko pomembno vplivala na omejitev emisij ogljikovega dioksida in ostalih izpustov onesnaževal, ki jih povzročajo vozila na bencinski in dizelski pogon.


Vas zanima več o našem portalu?


»Ta tehnika bi lahko pospešila naš izstop iz obdobja fosilnih goriv«, je prepričan glavni avtor študije Chao Wang, asistent profesor za kemijski in biomolekularni inženiring. K temu doda še, da se ne bodo zmanjšali samo stroški gorivnih celic, temveč se bo znatno izboljšala tudi učinkovitost in zmogljivost čistih električnih vozil na vodikov pogon.


Okoljski vplivi električnih vozil na Kitajskem? Več…


V svojem članku se avtorji opirajo na umetnike starodavnega Egipta in njihovo takratno tehniko, s katero so bakrenim ali drugim kovinskim delom dodajali sijoč gornji sloj iz srebra ali zlata. Namen je torej, po besedah Wanga, poceni materialu aplicirati zgornjo plast iz dragocenejše snovi. Poudarja, da je platina, ki se pogosto uporablja tudi za izdelavo nakita, poglavitna snov v moderni industriji, saj poleg njene uporabe v gorivnih celicah sprošča tudi ključne reakcije pri aktivnostih kot je predelava surove nafte, petrokemična sinteza in uravnavanje emisij v vozilih z motorji z notranjim izgorevanjem. Hkrati pa je njena uporaba v tehnologijah čiste energije zaradi visoke cene in omejene dostopnosti postala do tega trenutka precej nepraktična. Vodilni avtor in postdoktorski kolega profesorja Johna Hopkinsa, Lei Wang (ni v sorodstvenem razmerju z drugim vodilnim avtorjem Chaom Wangom), meni, da je dostopnost kobalta precej večja od platine in da jim je s površinskim nanosom platine na kobalt uspelo bistveno povečati prednosti in istočasno izboljšati delovanje platine.

triglav_vreme

Prejšnje poskuse prekrivanja neplemenitih materialov s plemenitimi kovinami so v veliki meri onemogočale galvanske reakcije, kot je oksidacija neplemenite kovine. V tej študiji je skupina tovrstne reakcije uspešno obvladala z uvajanjem ogljikovega monoksida, molekule plina, ki se močno veže s kobaltom in ga s tem ščiti pred oksidacijo. Kobalt-platinasti nanodelci niso samo zmanjšali porabo platine, temveč so od same platine skoraj 10-krat bolj učinkoviti. Po trditvah raziskovalcev je boljša katalitična aktivnost hkrati posledica večje izpostavljenosti platinastih atomov na površini kot tudi medsebojnega delovanja teh dveh kovin.

Chao Wang je prepričan, da je prednost njihove tehnologije zlasti v ustvarjanju nižjih stroškov in boljši učinkovitosti, hkrati pa v času, ko z bolečino spoznavamo omejene zaloge neobnovljivih virov energije in materialov, nedvomno pomeni korak v pravo smer.

Tesen stik med kobaltom in platino poveča tlačno obremenitev, s tem se zmanjša razdalja med atomi platine in bolj verjetno ustvarijo kemične reakcije na površini. Ker so platina in ostali redki materiali pomemben element za uporabo v številnih industrijah, bodo posledice tega dela presegle področje gorivnih celic. Trenutno skupina razvija način, kako to tehniko prenesti na ostale plemenite kovine in neplemenite podlage. Nova razvijanja bodo zlasti usmerjena v nadaljnjo uporabo tovrstnih materialov v kemijskih reakcijah ogljikovodikov.

a1

 Vir: John Hopkins University

Slikovno gradivo: Pixabay