Tiedemiehet kehittivät materiaalin, joka muuttaa auringonvalon puhtaaksi polttoaineeksi – ilman kalliita metalleja

Okei, myönnän sen – kemia ei ollut lempiaineeni koulussa. Mutta tämä löytö? Tämä saa minut aidosti innostumaan, ja uskon, että ymmärrät miksi.

Oregon State-yliopiston tutkijat ovat luoneet uudenlaisen materiaalin, joka käytännössä kiertää järjestelmää. Kalliin sähkön tai fossiilisten polttoaineiden sijaan tämä pieni ihme hyödyntää pelkkää valoa – eli aurinkoa! – veden hajottamiseen ja vedyn tuottamiseen.

Mutta mitä tämä oikeastaan tarkoittaa?

Selitän asian yksinkertaisesti.

tiedät, että vesi koostuu vedystä ja hapesta? Normaalisti ne ovat onnellisesti yhdessä (H₂O, ikuisesti). Mutta entä jos ne voisi erottaa pelkällä auringonvalolla? Juuri sitä tämä uusi materiaali tekee.

Tutkijat rakensivat jotain nimeltään metalli-orgaaninen runko – käytännössä äärettömän pienen, huokoisen kiteen, jonka rakennetta voi muokata kuin molekyylien LEGO-palikoita. He kutsuvat sitä nimellä BVR-19, ja se on varsin erityinen.

Tässä tulee se jännittävä osuus: useimmat vastaavat materiaalit luottavat kalliisiin metalliatomeihin hoitamaan raskaan työn. BVR-19 kulkee kuitenkin eri tietä. Se käyttää rikkiä sisältäviä rakennuspalikoita valoenergian absorbointiin ja elektronien siirtelyyn, luoden olosuhteet, joilla vety saadaan irrotettua vedestä.

"Löysimme, miksi jotkut MOF-materiaalin versiot toimivat paljon muita paremmin", kertoi Kyriakos Stylianou, joka johti tutkimusta. "Nämä tulokset tarjoavat uusia suunnitteluperiaatteita tehokkaampien materiaalien luomiseen aurinkopolttoaineen tuotantoon."

Miksi sinun pitäisi välittää?

Tässä kohtaa asia alkaa kiinnostaa tavallista ihmistä oikeasti.

Tällä hetkellä suurin osa vedystä tuotetaan prosessilla, joka perustuu maakaasuun. Se on vähän ironista, eikö? Yritämme mennä vihreään suuntaan, mutta käytämme fossiilisia polttoaineita "puhtaan" polttoaineen valmistukseen.

Vaihtoehto – veden hajottaminen sähköllä – toimii, mutta se on ympäristön kannalta järkevää vain, jos sähkö tulee uusiutuvista lähteistä kuten tuuli- tai aurinkovoimalasta. Muuten siirrämme vain saastetta paikasta toiseen.

Mutta tämä uusi lähestymistapa? Se hyödyntää auringonvaloa suoraan. Ei välikäsiä. Ei fossiilisia polttoaineita. Ei monimutkaisia sähköjärjestelmiä.

Hintaselkkausongelma

Puhutaan hetki rahasta.

Tällä hetkellä maakaasusta valmistettu vety maksaa noin 1,50 dollaria kilolta. Se on suhteellisen halpaa. Mutta "vihreä" vety – se, joka valmistetaan uusiutuvalla energialla – maksaa noin 5 dollaria kilolta. Ero on merkittävä, ja se on hidastanut laajamittaista käyttöönottoa.

Tämä tutkimus voi auttaa kuromaan eron umpeen. Näyttämällä tiedemiehille uuden tavan suunnitella näitä valopohjaisia materiaaleja, tutkimusryhmä tarjoaa lähes valmiin piirustuksen halvemman ja paremman katalyytin luomiseen.

Huoneenlämmössä tapahtuva ihme

Tässä on yksityiskohta, joka sai minut hämmästymään: BVR-19 muodostuu täysin itsestään. Sekoita ainekset vain veteen huoneenlämmössä, ja pam – katalyytti on valmis. Ei äärimmäistä lämpöä, ei monimutkaista valmistusprosessia. Se on valtava asia, kun ajattelee tämän skaalaamista todelliseen käyttöön.

Suurempi kuva

Olen tietoinen, että vedynergia on ollut "tulevaisuutta" pitkään. Olemme kuulleet lupauksia ennenkin. Mutta tässä tutkimuksessa on jotain erilaista.

Se ei ole vain yksi lisäparannus muiden joukossa. Tutkimusryhmä löysi kokonaisen uuden suunnitteluperiaatteen – että näiden materiaalien rikkisidokset voivat hajota valon osuessa niihin, luoden reaktiivisia lajeja, jotka edistävät vedyntuotantoa. Se on perustavanlaatuinen uusi tieto, jota muut tutkijat voivat nyt hyödyntää.

Ja ilmastonmuutoksen kiirehtyessä tarvitsemme jokaista työkalua. Puhdas vety voisi auttaa vähentämään päästöjä teollisuudenaloilla kuten teräksenvalmistuksessa, ammoniakintuotannossa ja liikenteessä – aloilla, jotka ovat tunnetusti vaikeita puhdistaa.

Joten vaikka vedyautosi ei ehkä ole pihalla ensi vuonna, palapelin palaset ovat selvästi loksahtelemassa paikoilleen. Tiede etenee pienin askelin, mutta joskus ne askeleet johtavat suuriin harppauksiin.

Mitä sinä ajattelet? Onko vetypolttoaine puhtaamman energian tulevaisuus, vai onko olemassa parempia vaihtoehtoja? Kirjoita kommenttisi alle – haluan kuulla sinun näkemyksesi!

Lähde: ScienceDaily