Onderzoekers hebben een manier ontdekt om mijnafval te gebruiken als onderdeel van een mogelijk goedkopere katalysator voor de productie van waterstofbrandstof.

Watersplitsingsreacties die waterstof produceren, worden geactiveerd met behulp van zeldzaam platina ($ 1450 / ounce), iridium ($1370/ounce) en ruthenium ($367/ounce), of goedkopere maar minder actieve metalen - kobalt ($ 70, 000/ton), nikkel ($ 26, 000/ton) en ijzer ($ 641/ton).

Professor Ziqi Sun van de QUT School of Chemistry and Physics en het QUT Center for Materials Science en Dr. Hong Peng van de School of Chemical Engineering van de University of Queensland leidden onderzoek om een ​​nieuwe katalysator te maken met slechts een kleine hoeveelheid van deze reactieve metalen.

Ze combineerden ze met veldspaat, Gesteentemineralen van aluminosilicaat gevonden in mijnafval waarvan professor Sun zei dat sommige bedrijven ongeveer $ 30 per ton betalen om te verwijderen.

In het experiment, vermeld op de omslag van augustus van Advanced Energy &Sustainability Research, de onderzoekers veroorzaakten een watersplitsingsreactie met behulp van verwarmde geactiveerde veldspaat nanocoating met slechts 1-2 procent van de goedkopere reactieve metalen.

"Het splitsen van water omvat twee chemische reacties - één met het waterstofatoom en één met het zuurstofatoom - om ze te laten scheiden, ' zei professor Sun.

"Dit nieuwe materiaal met nanocoating veroorzaakte de zuurstofevolutiereactie, die de algehele efficiëntie van het hele watersplitsingsproces regelt, " hij zei.

Professor Sun zei dat met kobalt gecoate veldspaat het meest efficiënt was en door het optimaliseren van de nieuwe katalysatoren zouden ze beter kunnen presteren dan ruwe metalen of zelfs de superieure efficiëntie van platinametalen kunnen evenaren.

Hij zei dat de nieuwe katalysator mogelijk ook de kosten van lithium-ion (Li-Ion) batterijen en andere duurzame energieoplossingen die afhankelijk waren van elektrochemische conversies, zou kunnen verlagen.

"Dit onderzoek kan mogelijk bijdragen aan de Australische waardeketen voor hernieuwbare energie door mijnafval te hergebruiken en nieuwe technologieën toe te voegen aan traditionele industrieën.

"Bedrijven als Tesla zouden deze technologie mogelijk kunnen gebruiken voor energieproductie, geavanceerde energieopslagoplossingen zoals nieuwe batterijtechnologieën, en hernieuwbare brandstof, " hij zei.

Onderzoekers willen de katalysatoren nu op pilootschaal testen.

"De overvloed aan aluminosilicaat in Australië en de eenvoud van dit modificatieproces zouden de productie van deze nieuwe katalysator op industriële schaal gemakkelijk moeten maken, ' zei professor Sun.

Veldspaten vormen ongeveer 60 procent van de aardkorst, volgens professor Sun, wiens eerdere onderzoek veldspaat activeerde voor gebruik als potentiële goedkope anodes in Li-Ion-opslag.

Hij zei dat de aluminosilicaten chemisch inert waren, maar hitte veroorzaakte defecten die nuttig waren voor chemische reacties en elektronentransport.

Naast Professor Sun en Dr. Peng waren andere onderzoekers van het QUT Center for Materials Science, waaronder Professor Godwin Ayoko, Dr. Jun Mei en Dr. Juan Bai van de QUT Faculteit Wetenschappen, en universitair hoofddocent Liao Ting van de QUT-faculteit Ingenieurswetenschappen.

Professor Sun en Dr. Peng zijn beide gericht op het ontwikkelen van materialen voor opkomende duurzame technologieën.

Dr. Peng is een expert in het gebruik van kleimineralen en mijnafval voor functionele materialen door middel van goedkope minerale verwerkingstechnologie.

Hij zei dat de mijnindustrie elk jaar tonnen afvalmateriaal produceerde dat Australië zou kunnen gebruiken voor duurzame technologieën.

"Aluminosilicaat wordt vaak aangetroffen in verschillende mijnbouwafval en is zo goedkoop dat mijnbouwbedrijven normaal gesproken zouden betalen om het te verwijderen, ' zei dokter Peng.