De mensheid is onontgonnen terrein betreden:atmosferische CO ₂ voor het eerst in de menselijke geschiedenis zijn de niveaus gestegen tot een record van 415 ppm. De noodzaak om een ​​duurzaam alternatief voor CO . te vinden ₂ -brandstoffen produceren is dringend. Een van de meest veelbelovende en milieuvriendelijke energetische bronnen is waterstof gegenereerd via watersplitsing, de reactie waarbij water wordt afgebroken tot zuurstof en waterstof. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Instituut voor Chemisch Onderzoek van Catalonië brengen deze waterstofeconomie op een onverwachte manier een stap dichterbij.

In een paper gepubliceerd in Natuur Energie , wetenschappers van de groepen Galán-Mascarós en López rapporteren dat ze een magneet gebruiken om de productie van waterstof in alkalisch water dat via elektrolyse wordt gesplitst, direct te verbeteren. "De eenvoud van de ontdekking opent nieuwe mogelijkheden om magnetische verbetering in watersplitsing te implementeren. de lage kosten van de technologie maken het geschikt voor industriële toepassingen, " zegt Felipe A. Garcés-Pineda, eerste auteur van het artikel.

Magnetische trekkracht

De onderzoekers melden dat de aanwezigheid van een extern magnetisch veld dat wordt geïnduceerd door een neodymiummagneet naar de elektrolyser te naderen, in sommige gevallen de elektrokatalytische activiteit op de anode stimuleert, verdubbeling van de waterstofproductie. De wetenschappers melden dat het magnetische veld de reactieroute rechtstreeks beïnvloedt door spinbehoud van de actieve katalysator mogelijk te maken, wat op zijn beurt de parallelle spin-uitlijning van de zuurstofatomen tijdens de reactie bevordert. Door het externe magnetische veld, deze algehele spinpolarisatie verbetert de efficiëntie van het proces. "Dit toont aan dat er veel te leren is van de intieme reactiemechanismen die plaatsvinden op elektrokatalysatoren en opent nieuwe manieren om de beperkingen van ultramoderne systemen te overwinnen, " zegt Núria López, ICIQ-groepsleider en co-auteur van het manuscript.

De onderzoekers bestudeerden een verscheidenheid aan katalysatoren in identieke werkomstandigheden en rapporteren dat de verbetering van de katalytische activiteit evenredig is met de magnetische aard van de katalysatoren die worden gebruikt om de watersplitsingsreactie aan te sturen. Dus, NiZnFe ₄ O _x , een sterk magnetisch ferriet, vertoonden het grootste versterkende effect wanneer gepresenteerd met een magnetisch veld. Dit ferriet kan zich ook magnetisch hechten aan een nikkel metalen drager, het terugdringen van de noodzaak om bindmiddelen te gebruiken om katalysatoren aan een fysieke drager te hechten.

Grote wetenschap voor grote problemen

"De uitdaging voor een waterstofeconomie is niet alleen een wetenschappelijke, " legt José Ramón Galán-Mascarós uit, ICIQ-groepsleider en corresponderende auteur van het artikel. Hij zegt technologische oplossingen te vinden die het gebruik van edele metalen vermijden, zoals platina of iridium, is de echte uitdaging. Het is ook nodig om de waterstofcyclus levensvatbaar te maken. Aangezien edele metalen duur en uiterst schaars zijn, het gebruik ervan beperkt de opschaling van de technologieën voor massaproductie. In plaats daarvan, wetenschappers zijn op zoek naar aarde-overvloedige alternatieven, die zeer goede prestaties leveren in alkalische omstandigheden en economisch levensvatbare schaling mogelijk maken.

"Na decennia van wetenschappelijk onderzoek, het probleem is nog steeds aan de gang en groot genoeg om geen gemakkelijke oplossingen te verwachten. De uitdaging om duurzame brandstoffen te maken vereist een multidisciplinaire inspanning, en uiteindelijk, internationale samenwerking, " besluit Galán Mascarós.