Mangaan staat bekend om het maken van roestvrijstalen en aluminium frisdrankblikjes. Nutsvoorzieningen, onderzoekers zeggen dat het metaal een van de meest veelbelovende bronnen van hernieuwbare energie kan bevorderen:waterstofbrandstofcellen.

In een vandaag gepubliceerde studie (29 oktober, 2018) in het tijdschrift Natuur Katalyse , een door de Universiteit van Buffalo geleid onderzoeksteam rapporteert over katalysatoren gemaakt van het algemeen beschikbare en goedkope metaal.

De vooruitgang zou uiteindelijk kunnen helpen bij het oplossen van het meest frustrerende probleem van waterstofbrandstofcellen:namelijk:ze zijn niet betaalbaar omdat de meeste katalysatoren zijn gemaakt met platina, wat zowel zeldzaam als duur is.

"We zijn er niet in geslaagd een grootschalige waterstofeconomie op gang te brengen vanwege dit probleem met katalysatoren. Maar mangaan is een van de meest voorkomende elementen in de aardkorst en het is wijdverspreid over de hele planeet. Het zou dit probleem eindelijk kunnen aanpakken, " zegt hoofdauteur Gang Wu, doctoraat, universitair hoofddocent chemische en biologische technologie aan de UB's School of Engineering and Applied Sciences.

Andere auteurs komen van Oak Ridge National Laboratory, Brookhaven Nationaal Laboratorium, Argonne Nationaal Laboratorium, Staatsuniversiteit van Oregon, Universiteit van Pittsburgh, Universiteit van Zuid-Carolina, Giner Inc. en Harbin Institute of Technology.

Al meer dan een decennium, Wu heeft gezocht naar alternatieve katalysatoren voor waterstofbrandstofcellen. Hij heeft vooruitgang geboekt op het gebied van op ijzer en kobalt gebaseerde katalysatoren; echter, elk verslijt na verloop van tijd, hun bruikbaarheid te beperken, hij zegt.

In eerder werk, Wu ontdekte dat het toevoegen van stikstof aan mangaan interne veranderingen in het metaal veroorzaakt waardoor het een stabieler element wordt. In experimenten gerapporteerd in de studie, hij bedacht een relatief eenvoudige tweestapsmethode voor het toevoegen van koolstof en een vorm van stikstof, tetrastikstof genaamd, aan mangaan.

Het resultaat was een katalysator die vergelijkbaar is in zijn vermogen om water te splitsen - de reactie die nodig is om waterstof te produceren - als platina en andere op metaal gebaseerde alternatieven. Belangrijker, de stabiliteit van de katalysator maakt deze mogelijk geschikt voor waterstofbrandstofcellen. Dit zou kunnen leiden tot een grootschalige toepassing van de technologie in bussen, auto's en andere vormen van vervoer, evenals back-upgeneratoren en andere stroombronnen.

Wu is van plan het onderzoek voort te zetten, gericht op het verbeteren van de koolstofmicrostructuur van de katalysator en de methode waarin stikstof wordt toegevoegd. Het doel, hij zegt, is om de prestaties van de katalysator in praktische waterstofbrandstofcellen verder te verbeteren.