Atklājumi.lv

Negaidīts atklājums ļaus kontrolēt ūdeņraža iegūšanas tehnoloģijas efektivitāti

Ziemeļaustrumu universitātes un Nacionālā tehnoloģiju un standartu institūta (ASV) pētnieki nejauši atklāja, ka iepriekš pat nepamanīts ūdeņraža ieguves Saules šūnā izmantoto titāna nanocaurulīšu (attēlā) ražošanas blakusprodukts ievērojami uzlabo ierīces darbību. Nesen publicētā pētījuma rezultāti liecina, ka kontrolējot kālija nosēdumu daudzumu uz jaunās, daudzsološās alternatīvās enerģijas sistēmas nanocaurulīšu virsmas, iespējams panākt nozīmīgu patērētās elektriskās strāvas ietaupījumu.

Titāna dioksīds ir plaša pielietojuma materiāls, ko izmanto tādos izstrādājumos kā krāsas, zobu pastas un sauļošanās krēmi. Pirms 35 gadiem japānis Akira Fujišima pārsteidza pasaules ķīmiķus, demonstrējot, ka titāna dioksīds ir katalizators ar kura palīdzību Saules gaismas un elektrolīta klātbūtnē no ūdens var iegūt ūdeņraža gāzi.

Pēdējā laikā, saasinoties ar globālo sasilšanu un vides piesārņojumu saistītām problēmam, arvien aktīvāk tiek meklēti alternatīvas, "tīras" enerģijas avoti un viens no nopietnākajiem kandidātiem ir tieši ūdeņradis. Zinātnieki strādā pie risinājumiem, kuri Saules gaismā darbojošās ūdeņraža ieguves tehnoloģijas pilnveidotu līdz to komerciāla ražošana kļūtu konkurētspējīga ar konvencionālo degvielu risinājumiem.

Tā kā katalizatora virsmas laukuma palielināšana ir viens no vienkāršākajiem veiktspējas uzlabošanas veidiem, Ziemeļaustrumu universitātes komanda pētīja, kā uzbūvēt ciešāk izkārtotu titāna nanocaurulīšu virknes. Paralēli zinātnieki pētīja, kā caurulītēs ievietot oglekli. Tīrs titāna dioksīds, kā zināms, absorbē tikai spektra ultravioleto gaismas daļu (no kuras ievērojamu daļu aiztur atmosfēra), bet ogleklis uztver arī optiski redzamo fotonu plūsmu.

Lai pārbaudītu eksperimentālo titāna-oglekļa savienojumu ķīmisko saišu noturību, pētnieki izmantoja Nacionālā sinhotronā gaismas avota laboratorijas NIST rentgenstaru spektroskopu, iekārtu, kas ir apmēram 10 reižu jūtīgāka par plaši pieejamajiem spektroskopijas instrumentiem un ļauj noteikt ļoti zemas koncentrācijas vielu klātbūtni. Veicot oglekļa atomu mērījumus, zinātnieki pamanīja, ka nanocaurulīšu virsmai spēcīgi piesaistījušies nedaudz kālija jonu. Kālijs uz nanostruktūrām, domājams, nonācis to izgatavošanas procesā, kurā tiek izmanoti kālija sāļi. Tā kā Ziemeļaustrumu universitātes un visu citu ūdeņraža šūnu izstrādē iepriekš iesaistīto pētnieku izmantoto mikrostruktūru aplūkošanas instrumentu izšķirtspēja nebija pietiekami augsta, šī bija pirmā reize, kad titāna dioksīda nanocaurulēs konstatēja kālija klātbūtni.

Sākotnēji ķīmiķi nepievērsa jaunajam apstāklim lielu vērību, taču, kad viņi salīdzināja kā darbojas titāna-kālija un speciāli bez kālija klātbūtnes izgatavots titāna dioksīda nanocaurulīšu katalizators, zinātnieku interesi nomainīja sajūsma. Izrādījās, ka titāna-kālija šūnās tā paša ūdeņraža daudzuma iegūšanai nepieciešams par 1/3 mazāks pievadītās elektroenerģijas daudzums. Ņemot vērā, ka tik niecīgam, gandrīz nenosakāmam kālija daudzumam ir tik liela nozīme, jādomā, ka tas spēlēja svarīgu lomu daudzu eksperimentālu ūdeņražu šūnu izstrādē, saka viena no pētījuma autorēm Latika Menona. Tagad, zinātnieki uzskata, izmainot kālija daudzumu uz nanocaurulīšu virsmas, varēs ievērojami optimizēt Saules aktivizēto ūdeņraža šūnu darbību.

Avots:

http://www.azonano.com

© Atklajumi.lv. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.