Коли Шучжун Цзоу та його команда з хімічного факультету Американського університету вирішили спробувати використовувати шпинат для поліпшення роботи паливних елементів, навіть вони були здивовані, наскільки добре він працював. У своїх експериментах вони виготовили багатий вуглецем каталізатор із шпинату, придбаного в місцевих супермаркетах, який також можна використовувати в паливних елементах та акумуляторах типу метал-повітря.

каталізатори

Команда використовувала шпинат із ВИНЯКОВИМ УСПІХОМ як ПЕРЕДІЧНИК реакцій окисного відновлення паливних елементів у високоефективних каталізаторах.

Каталізатори на основі платини традиційно використовуються при проектуванні та виготовленні паливних елементів, але

  1. платина дуже дорога, її важко отримати,
  2. хімічно токсичний за певних умов.

Дослідники, оцінюючи ступінь серйозності проблем, намагалися сформувати каталізатори на основі вуглецю з біомаси, щоб замінити платину.

Однак два аспекти закупівлі матеріалів - економічно вигідні та нетоксичні - створили надзвичайно вузьке місце, і вчені не мали великого вибору.

Нам пощастило знайти шпинат

- сказав Цзоу, який зазначив, що високий вміст заліза та азоту в шпинаті дуже корисний.

На даний момент наш метод вимагає додавання невеликої кількості азоту до вихідної речовини, оскільки, незважаючи на високий вміст азоту в шпинаті, частина цього азоту втрачається в процесі приготування.

Цзоу та його команда не першими експериментували з використанням електрохімічного шпинату. У дослідженні 2014 року активоване вугілля було виділено зі шпинату для складання конденсаторних електродів, тоді як в іншій статті про фотокаталізатори використовувались нанокомпозити на основі шпинату.

Шпинат є чудовою істотою, оскільки, окрім того, що він багатий залізом та азотом (обоє необхідні для реакції оксидукції), його легко вирощувати і, безумовно, дешевше платини.

Цоу додає.

Промоутер солоного шпинату

Приготування каталізатора на основі шпинату найбільш схоже на рецепт смузі: свіже листя потрібно промити, подрібнити в порошок, а потім заморозити. Потім додають специфічний промотор азоту, меламін, хлорид натрію та калію, які утворюють пори для збільшення площі поверхні, доступної для реакцій. Отримані композити з шпинату і меламіну-солі використовуються для отримання нанопластин шляхом декількох послідовних піролізів системи при 900 ° С.

Фізико-хімічні реакції швидші та ефективніші в каталізаторі на основі шпинату. У випадку паливних елементів це може збільшити вироблення енергії елементів, в яких пористість нанопластин допомагає.

Хоча ми називаємо їх нано-аркушами, коли вони складаються один на одного, вони не схожі на тверду пачку паперу.

Додавання солей створює крихітні отвори, які дозволяють кисню проникати в матеріал. Таким чином, вони не просто отримують доступ до зовнішніх поверхонь.

Це була гарна та перспективна можливість для команди мати можливість використовувати шпинат як відновлюване джерело біомаси.

Сталість є дуже важливим фактором у нашому розгляді

В даний час каталізатори виробляються при високих температурах. Будь-який варіант, який зменшує споживання енергії та значно зменшує ваш вуглецевий слід, є перспективним.

Однак перспективний план відкриття та застосування - це лише система, яка, як було доведено, працює теоретично. Цоу попереджає це

ми повинні бути дуже обережними, говорячи про практичне застосування, оскільки те, що забезпечує чудові характеристики та можливості в експериментальних умовах, не є рівнозначним практичному застосуванню.

Інший аспект полягає в тому, що в той час як каталізатор, отриманий із шпинату, перевершує каталізатори на основі платини в лужних умовах, ефективність роботи в кислому середовищі вже не така ефективна.

Перш ніж розробити повний прототип, дослідникам чекають лабораторні випробування та демонстраційні процеси.