In haar onderzoek naar botweefseltechnologie heeft Dr. Marta Cerruti jarenlang gewerkt met grafeen, een enkele laag koolstofatomen met ongelooflijke eigenschappen:elektrische geleidbaarheid en het vermogen om een ​​enorm gewicht te dragen. Nu heeft haar zoektocht naar het verbeteren van de kwaliteiten de deur geopend naar een mogelijke oplossing voor een van de uitdagingen van het produceren van waterstof uit zeewater.

Cerruti, een professor in materiaalkunde aan de McGill University, legde uit dat, hoewel grafeen structureel gezond is, "één vel atomen niet iets is waarmee je gemakkelijk kunt werken." Het opstapelen van de vellen resulteert in feite in potloodstift.

Op zoek naar een manier om een ​​gemakkelijk hanteerbare structuur te maken, heeft Cerruti's Ph.D. student Yiwen Chen combineerde grafeen met zuurstof in een suspensie met water om gereduceerd grafeenoxide (GO) te creëren, een poreuze, driedimensionale, elektrisch geleidende steiger. Cerruti stelde een verdere wijziging voor, met GO-vlokken gestapeld op de poriewanden, "waardoor we een andere interessante eigenschap van GO konden benutten:het creëert een membraan dat water doorlaat, maar geen andere moleculen."

Toen ze haar team om suggesties vroeg hoe ze de nieuwe steiger het beste kon testen, stelde Gabriele Capilli, een postdoctoraal onderzoeker in haar laboratorium, zeewaterelektrolyse voor, een proces dat vergelijkbaar is met andere waaraan hij werkte tijdens zijn Ph.D. Het blijkt dat de nieuwe "selectieve steiger" van GO het potentieel heeft om het proces van het produceren van waterstof uit de oceaan te verbeteren. De bevindingen van het team zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano .

Bij conventionele elektrolyse dringen chloride-ionen in zeewater de elektrode binnen en interageren met de katalysator, waardoor hypochlorietionen ontstaan, een ongewenst bijproduct dat de katalysator vergiftigt, legde Cerruti uit. Met behulp van röntgenfasecontrastbeeldvorming bij de Canadese lichtbron aan de Universiteit van Saskatchewan, bevestigde Chen dat de GO-steiger de juiste structuur had, met gesloten GO-poriën die kobaltoxide-nanodeeltjes als katalysator omsluiten. "We hebben gezien wat we wilden zien." Elektrochemische tests uitgevoerd in het laboratorium van medewerker Thomas Szkopek (elektrotechniek, McGill) bevestigden dat de steiger werkte zoals verwacht om ongewenste ionen te blokkeren.

"Mensen hebben verschillende dingen geprobeerd om chloride buiten te houden, maar niemand dacht aan het idee dat door het gebruik van GO, de elektrode zelf, de hele architectuur, de chloride-oxidatie zou kunnen voorkomen die hypochlorieten produceert."

De volgende uitdaging, zei ze, zal opschalen naar massaproductie van het GO-membraan. Maar als dat is opgelost, "zijn er veel mogelijkheden. Dit kan worden gebruikt voor andere reacties waarbij je geen interferentie van bepaalde moleculen wilt. Het hangt allemaal af van je verbeeldingskracht." + Verder verkennen

Een veelbelovende nieuwe aanpak om botweefsel weer op te bouwen