Нова студија научника са Универзитета Јејл и Универзитета у Мисурију показује да катализатори направљени од мангана могу ефикасно да претворе угљен-диоксид у формат. Манган је широко доступан и јефтин, што га чини атрактивном алтернативом скупим металима. Формат се сматра обећавајућим материјалом за складиштење водоника, који би могао помоћи у напајању следеће генерације горивних ћелија.
Истраживање је објављено у часопису Цхем. Главни аутори су постдокторски истраживач са Јејла Џастин Ведал и дипломирани истраживач са Универзитета у Мисурију Кајлер Вирту. Међу старијим ауторима су професор са Јејла Нилај Хазари и професор Весли Бернскоетер са Универзитета у Мисурију.
Зашто су водоничне горивне ћелије важне
Водоничке горивне ћелије функционишу тако што хемијску енергију из водоника претварају у електричну, слично као што ради батерија. Иако ова технологија обећава чисту енергију, широко усвајање ограничено је тешкоћом и трошковима ефикасног производње и складиштења водоника.
„Коришћење угљен-диоксида је тренутно приоритет, док тражимо обновљиве хемијске сировине које би замениле сировине добијене од фосилних горива“, рекао је Хазари, професор хемије Џона Рендолфа Хафмана и председавајући хемије на Јејлском факултету уметности и наука (ФАС).
Формат као носач водоника
Мравља киселина, протонирани облик формата, већ се производи у индустријском обиму. Обично се користи као конзерванс, антибактеријски агенс и у штављењу коже. Многи научници га такође виде као практичан извор водоника за горивне ћелије, под условом да се може направити на одржив и ефикасан начин.
Данас се већина индустријске производње формата ослања на фосилна горива, што ограничава његове дугорочне користи за животну средину. Истраживачи кажу да би чистија алтернатива била производња формата директно из угљен-диоксида у ваздуху. Овај приступ би смањио нивое гасова стаклене баште и створио користан хемијски производ.
Цаталист Цхалленге
За претварање угљен-диоксида у формат потребан је катализатор, а то је била велика препрека. Многи од најефикаснијих катализатора који су до сада развијени зависе од племенитих метала који су скупи, ретки и често токсични. Више метала има тенденцију да се брзо разграђује, што смањује њихову способност покретања хемијске реакције.
Како је манган надмашио очекивања
Истраживачки тим је развио нову стратегију за превазилажење овог проблема. Редизајнирањем структуре катализатора значајно су продужили радни век катализатора на бази мангана. Као резултат тога, ови катализатори су радили боље од већине алтернатива племенитим металима.
Према истраживачима, кључно побољшање је дошло од додавања додатног атома донора у дизајн лиганда (лиганди су атоми или молекули који се везују за атом метала и утичу на реактивност). Ова промена је помогла стабилизацији катализатора и одржавању његове ефикасности.
„Узбуђен сам што видим да се дизајн лиганда исплати на тако значајан начин“, рекао је Ведал.
Шире импликације за чисту хемију
Тим верује да би се овај приступ могао применити изван конверзије угљен-диоксида. Слични принципи дизајна могу побољшати катализаторе који се користе у другим хемијским реакцијама, потенцијално повећавајући утицај рада.
Истраживачи са Јејла Брандон Мерцадо и Ницоле Пиекут такође су допринели студији. Финансирање истраживања обезбедила је Канцеларија за науку Министарства енергетике САД.
