Jak poprawić produkcję rewolucyjnego paliwa w ramach elektrokatalizy?
Naukowcy odkryli, że pola magnetyczne mogą znacząco zwiększyć wydajność produkcji wodoru. Odkrycie sprowadza się do wykorzystywania procesu elektrokatalizy, którą to ulepsza się na poziomie reakcji elektrochemicznych za pomocą katalizatorów, co samo w sobie odgrywa kluczową rolę w konwersji energii chemicznej na elektryczną i odwrotnie. Proces ten jest niezbędny do działania urządzeń wykorzystujących zieloną energię, takich jak ogniwa paliwowe i elektrolizery, dzięki czemu ułatwia przemianę wodoru i tlenu w energię elektryczną oraz wody w wodór i tlen. To o tyle ważne, że do tej pory wydajność tradycyjnych metod elektrokatalizy często była niespecjalnie optymalna, a to głównie z powodu wyzwań w maksymalizacji transportu reagentów do powierzchni katalizatora.
Czytaj też: Polacy stworzyli ekologiczne paliwo. Teraz zamierzają pójść o krok dalej
Nowe badanie z EPFL i opublikowane w Nature Communications przedstawia jednak nowatorskie podejście, które może zrewolucjonizować technologie produkcji czystego paliwa. Opracowanie podkreśla synergiczne działanie pól magnetycznych i elektrokatalizy, a więc duetu, który może wywrzeć znaczący wpływ na rozwój bardziej wydajnych i przyjaznych dla środowiska metod produkcji wodoru. W badaniu przeczytamy, że odkrycie skupia się na wpływie pól magnetycznych w tworzeniu sił Lorentza, które działają na poruszające się ładunki elektryczne. Siły te indukują wirujące ruchy, a te znacząco zwiększają ruch reagentów i produktów na powierzchni katalizatora, zapewniając bardziej spójną i szybką reakcję. To przełomowe odkrycie rozwiązuje problem niedoboru reagentów w reakcjach pokroju redukcji tlenu (ORR), która to zresztą jest niezbędna dla ogniw paliwowych.
Czytaj też: Wystarczyła odrobina miedzi. Naukowcy zamienili dwutlenek węgla w paliwo!
Aby zaobserwować te efekty, naukowcy skonstruowali zaawansowane urządzenie magneto-elektrochemiczne, umożliwiając sobie obserwację ruchu jonów w czasie rzeczywistym pod wpływem pola magnetycznego. To innowacyjne podejście doprowadziło do odkrycia, że stosowanie pól magnetycznych do nie-magnetycznych elektrod może mieszać i zwiększać ruch reagentów wokół katalizatora, tworząc coś na kształt miniaturowych wirów. Proces ten znacząco poprawia wydajność reakcji kluczowych dla produkcji zielonego wodoru i mowa tutaj o 50-procentowym wzroście aktywności w przypadku reakcji redukcji tlenu indukowanej przez pola magnetyczne na nie-magnetycznych interfejsach.
Czytaj też: Kofeina daje “kopa” nie tylko nam, ale także ogniwom paliwowym
To badanie toruje drogę do wykorzystania pól magnetycznych w celu poprawy wydajności elektrokatalizy, co może finalnie skończyć się rewolucją w dążeniu do zrównoważonych rozwiązań energetycznych. W wodorze drzemie bowiem potencjał wręcz rewolucyjny, bo nie bez powodu uważa się go za istne paliwo przyszłości.
