Wodór: innowacyjna metoda produkcyjna

Innowacyjna metoda produkcji wodoru zaistniała dzięki opisowi struktur Alana Turinga. Świat dowiedział się o nim dzięki wielu jego badaniom. Przyczynił się m.in. do złamania znanej Enigmy, a także zaprojektowania testu, który został nazwany jego nazwiskiem. Okazuje się, że jego badania mogą mieć też realny wpływ na produkcję wodoru.

Z wodorem wiąże się wiele nadziei. Produkcja z niego, dałaby naszemu powietrzu paliwo, które podczas spalania nie wytwarza dwutlenku węgla ani metanu. Wodór stanowi obecnie realną alternatywę dla paliw kopalnych. Jednak możliwości produkcyjne są zbyt niskie, by zaspokoić całkowicie popyt ludzkości na całej ziemi. Koszty pozyskiwania wodoru wciąż są dość wysokie. Więc prawdopodobnie będziemy długo czekali na jego produkcję na dużą skalę.

Badania nad katalizatorami

Inżynierowie chcą odmienić wydobywanie wodoru oraz jego produkcję. Obecnie prowadzą badania nad katalizatorami, które byłyby tanie, a jednocześnie dość wydajne. W jednym z pomysłów zakłada się wykorzystanie wzorów Turinga, które były opisane w 1952 roku przez brytyjskiego matematyka. Miałyby one powstawać zdaniem Turinga naturalnie z jednorodnego, jednolitego stanu, dzięki czemu bardzo często występują one w przyrodzie.

Sprawą wodoru oraz wzorów Turinga zainteresowali się przedstawiciele z City University of Hongkong, którzy odpowiedzialni są za strategię tworzenia stabilnych i wydajnych bardzo cienkich katalizatorów nanoarkuszowych. Do tej produkcji wzory Turinga są bardzo potrzebne. Badacze przekonują, że ich zamiarem jest znaczne zwiększenie wydajności katalizatora, który niezbędny jest przy produkcji ekologicznego wodoru.

Wcześniejsze niepowodzenia w produkcji wodoru

Ustalenia wcześniej wspomnianych badaczy można przeczytać w „Nature Communications”. Szczególnie mocno autorzy skupili się na kwestii niskiej stabilności nanomateriałów. Wykorzystano je w procesie elektrolizy wody, które miały za zadanie pozyskiwanie wodoru. Przyczyną owych komplikacji było spontaniczne niszczenie struktury i zmniejszenie ilości naprężeń, które doprowadziły do pogorszenia wydajności katalitycznej tego typu materiałów.

Wzory Turinga ratują produkcję wodorową

Dzięki ustaleniom Turinga badaczom udało się aktywować i ustabilizować katalizatory. Dokonali tego za pomocą zastosowania dużych kryształów, mających dużą gęstość. Dzięki temu zabiegowi udała się wydajna i długo falowa produkcja wodoru. „Jednym z aspektów odnotowanych przez azjatyckich naukowców było to, że wzory Turinga tworzyły efekty naprężenia sieci, które zmniejszają barierę energetyczną dysocjacji wody i optymalizują energię adsorpcji wodoru dla reakcji wydzielania wodoru. W takich okolicznościach rosła aktywność katalizatorów i utrzymywała się ich wysoka stabilność”.

Co wzory Turinga w praktyce dały naukową przy produkcji wodoru? Jak wykazały wyniki przeprowadzonych testów, nanokatalizator Turinga osiągnął wzrost aktywności i wskaźnik aktywności wynosił kolejno 23,5 i 3,1 razy co do obecnie stosowanych rozwiązań. „Elektrolizer wodny z membraną anionowymienną na bazie tego katalizatora i cechujący się niskim obciążeniem masowym platyny wynoszącym 0,05 mg cm^-2 wykazał się wyjątkową niezawodnością”. Czy taką metodę będą też stosować w celach komercyjnych? Ciekawe, kiedy się czegoś dowiemy? Miejmy nadzieję, że owa metoda zostanie użyta na szeroką skalę, dzięki czemu będzie mniej zanieczyszczeń. Byłoby to działanie faktycznie ekologiczne, które coś daje, a nie tylko kosztuje i utrudnia życie ludzkości na naszej planecie.

Autor: Patrycja Żero

Fot. Canva