Een toekomst aangedreven door koolstofvrije brandstof hangt af van ons vermogen om energie uit hernieuwbare maar intermitterende bronnen te benutten en op te slaan. zoals zon en wind. Nutsvoorzieningen, een nieuwe katalysator ontwikkeld aan de Universiteit van Toronto Engineering geeft een boost aan een aantal schone energietechnologieën die afhankelijk zijn van de productie van waterstof uit water.

Naast het feit dat het een belangrijk ingrediënt is in alles, van brandstof tot meststoffen, waterstof heeft een groot potentieel als energieopslagmedium. Het idee zou zijn om met hernieuwbare elektriciteit waterstof te maken uit water, keer het proces later om in een elektrochemische brandstofcel, wat resulteert in schone stroom op aanvraag.

"Waterstof is een enorm belangrijke industriële grondstof, maar helaas wordt het tegenwoordig voor een groot deel gewonnen uit fossiele brandstoffen, resulterend in een grote ecologische voetafdruk, " zegt professor Ted Sargent, senior auteur op een paper in Natuur Energie die de nieuwe katalysator beschrijft. "Elektrolyse - watersplitsing om hernieuwbare waterstof en zuurstof te produceren - is een fascinerende technologie, maar er zijn verdere verbeteringen in efficiëntie nodig, kosten, en levensduur. Dit werk biedt een nieuwe strategie om deze uiterst belangrijke doelen na te streven."

Het laboratorium van Sargent maakt deel uit van verschillende onderzoeksgroepen over de hele wereld die racen om katalysatoren te maken die de hoeveelheid elektriciteit verminderen die nodig is om water in waterstof en zuurstof te splitsen. Momenteel, de best presterende katalysatoren vertrouwen op platina, een duur materiaal, en werken onder zure omstandigheden.

"Onze nieuwe katalysator is gemaakt van koper, nikkel en chroom, die allemaal overvloediger en goedkoper zijn dan platina, " zegt Cao-Thang Dinh, een co-hoofdauteur op het papier samen met zijn collega-postdoctorale onderzoekers Pelayo Garcia De Arquer en Ankit Jain. "Maar het meest opwindende is dat het goed presteert onder pH-neutrale omstandigheden, wat een aantal mogelijkheden opent."

Zeewater is de meest overvloedige bron van water op aarde, merkt Dinh op. Maar als je zeewater gebruikt met traditionele katalysatoren onder zure omstandigheden, moet het zout eerst worden verwijderd. een energie-intensief proces. Door bij neutrale pH te werken, worden de hoge kosten van ontzilting vermeden.

Het kan ook het gebruik van micro-organismen mogelijk maken om chemicaliën zoals methanol en ethanol te maken. "Er zijn bacteriën die waterstof en CO2 kunnen combineren om koolwaterstofbrandstoffen te maken, " zegt Garcia De Arquer. "Ze kunnen in hetzelfde water groeien en de waterstof opnemen terwijl het wordt gemaakt, maar ze kunnen niet overleven onder zure omstandigheden."

Het gebruik van hernieuwbare energie om afval-CO2 om te zetten in brandstoffen of andere producten met toegevoegde waarde is het doel van de NRG COSIA Carbon XPrize. Een team van Sargent's lab behoort tot de vijf finalisten in de internationale competitie, strijden om de hoofdprijs van 7,5 miljoen dollar.