Een recente studie, aangesloten bij UNIST heeft een nieuwe manier onthuld om afgedankte eierschalen om te zetten in waterstof, een innovatieve en alternatieve energie voor de toekomst. De nieuwe methode, die wordt gebruikt als katalysator voor de omzetting van alcoholen in waterstof, wordt gebruikt voor de synthese van grafeen op de schaal na de reactie. Deze techniek om grafeen met toegevoegde waarde en zuivere waterstof te produceren, terwijl het recyclen van voedselafval een manier is om 'drie vliegen in één klap te slaan'.

Dit werk, onder leiding van professor Jong-Beom Baek en zijn onderzoeksteam in de School of Energy and Chemical Engineering van UNIST, introduceert het fundamentele mechanisme van de selectieve katalytische reactie en presenteert ook een nieuwe milieuvriendelijke benadering voor de energie-efficiënte omzetting van alcoholen in waardevolle producten (grafeen en H ₂ ).

In dit onderzoek, het team produceerde calciumoxide (CaO) met calciumcarbonaat (CaCO ₃ ), het hoofdbestanddeel van een eierschaal, en ontdekte dat dit kan worden gebruikt als katalysator voor de productie van waterstof en grafeen. Door het gebruik van CaO als katalysator kon de reactie verlopen bij een lagere temperatuur dan die van conventionele katalysatoren en werd waterstof geproduceerd dat zonder enig scheidingsproces kon worden gebruikt. In de loop van de reactie, een dunne laag koolstof (C) wordt afgezet op het calciumoxide om het grafeen te vormen, die gemakkelijk kan worden afgepeld door een eenvoudige handeling.

Waterstof kan worden verkregen uit materialen, die waterstof bevatten, waaronder H2O, CnH ₂ N ⁺² , en CnH _{2 N} ⁺ 1OH. Momenteel, er is een chemische reactie nodig, en voor elke reactie is een geschikte katalysator vereist. En CaO vertoonde uitstekende katalytische prestaties in 'het proces van het produceren van waterstof uit alcohol'.

Alcohol wordt verkregen door planten en micro-organismen te vergisten, het is dus een milieuvriendelijke energiebron die ook in de toekomst in massaproductie kan blijven. Aangezien de alcoholcomponent waterstof is, koolstof, zuurstof, het kan worden omgezet in andere nuttige vormen. Er is al een hoge temperatuur van meer dan 700°C gebruikt om stoom om te zetten in waterstof en op koolstof gebaseerde materialen. Echter, naast waterstof, bijproducten zoals methaan, koolmonoxide, en ethyleen worden gegenereerd bij een hoge temperatuur van 700°C of hoger. Daarom, het is noodzakelijk om alleen de waterstof uit het geproduceerde gas te selecteren, en de prijs per eenheid voor de productie van waterstof wordt ook verhoogd.

Professor Baek heeft de nadelen van waterstofproductie opgelost met alcohol als katalysator. De reactietemperatuur werd verlaagd tot 500°C door gebruik te maken van calciumoxide gemaakt van eierschalen. Als resultaat, 99% van het geproduceerde gas was waterstof, en BNPGr werd geproduceerd in een gebruiksklare toestand wanneer de katalysator werd verwijderd met zuur.

"Calciumoxide is een goedkoop materiaal en het is milieuvriendelijk omdat het gemaakt kan worden van gerecyclede eierschalen, ", zegt professor Baek. "Zowel waterstof als grafeen zijn economisch omdat ze zonder enig scheidingsproces kunnen worden gebruikt."

Dr. Gao-Feng Han (school voor energie en chemische technologie, EENHEID), die de studie leidde als de eerste auteur, begin met dit onderzoek door eierschalen te verzamelen in de kantine. Hij verwarmde ook de eierschalen om CaO te produceren en gebruikte het als katalysator voor de stoomreformeringsreactie van alcohol. In aanvulling, hij loste ook het principe op, waarin alcohol wordt omgezet in waterstof en grafeen, evenals de rol van CaO in dit proces.

"De stoomreformmethode van alcohol met calciumoxide zal hetzelfde effect hebben op de commerciële omgeving waar de reactie op veel grotere schaal plaatsvindt, " zegt Dr. Han. "We hopen dat de resultaten van deze studie ons zullen helpen om biobronnen te recyclen, inclusief ethanol."