Το υδρογόνο, στην πράσινη εκδοχή του, όταν δηλαδή παράγεται από ανανεώσιμες πηγές και χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με άλλες τεχνολογίες καθαρής ενέργειας, έχει τη δυνατότητα να αποτελέσει βασικό συστατικό ενός βιώσιμου ενεργειακού μέλλοντος. Ωστόσο, για να πραγματοποιηθεί η γενική εφαρμογή της τεχνολογίας, πρέπει να ξεπεραστούν θεμελιώδη εμπόδια, υποδομών, οικονομικά και τεχνικά.
Μια νέα λύση για την αποτελεσματική παραγωγή ενέργειας από υδρογόνο είναι η χρήση νανοσυμπλεγμάτων χρυσού. Αυτό οφείλεται στο ρόλο που μπορούν να παίξουν τα σωματίδια στη διαδικασία της δημιουργίας του υδρογόνου που είναι γνωστή ως ηλεκτροχημική διάσπαση ή ηλεκτρόλυση του νερού.
Νανοκαταλύτες
Αυτή η χημική διαδικασία περιλαμβάνει την διάσπαση του νερού (H2O) στα δύο βασικά συστατικά του στοιχεία, το υδρογόνο (H2) και το οξυγόνο (O2), με τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας, και παράγεται από μια αντίδραση που ονομάζεται αντίδραση έκλυσης υδρογόνου.
Η ενίσχυση της αποτελεσματικότητας αυτής της διαδικασίας, η μείωση του κόστους των συστημάτων ηλεκτρόλυσης νερού και η δημιουργία καταλυτών που θα μπορούν να επιταχύνουν τις αντιδράσεις χρησιμοποιώντας λιγότερο ακριβά στοιχεία αποτελούν ακόμη σημαντικές δυσκολίες στην ηλεκτροχημική διάσπαση του νερού.
Τα νανοσυμπλέγματα χρυσού μπορούν, ωστόσο να χρησιμεύσουν ως νανοκαταλύτες για την προώθηση της αντίδρασης έκλυσης υδρογόνου και τη σημαντική βελτίωση της ηλεκτρόλυσης του νερού, αναφέρει δελτίο τύπου ερευνητικής ομάδας από την Κίνα που δημοσιεύτηκε την περασμένη εβδομάδα.
«Είναι εξαιρετικά δύσκολο να δημιουργήσουμε έναν καταλύτη - υπόδειγμα με απόλυτα ομοιόμορφο μέγεθος, σαφή γεωμετρική διαμόρφωση και ένα καλά ορισμένο τοπικό χημικό περιβάλλον για να εδραιωθεί η σαφής σχέση μεταξύ των σωματιδίων και της απόδοσης του συστήματος. Τα νανοσυμπλέγματα χρυσού με ακρίβεια σε επίπεδο σωματιδίων, μπορούν ενδεχομένως να επιλύσουν αυτά τα ζητήματα», δήλωσε ο Zhenghua Tang, ερευνητής στο New Energy Research Institute στο South China University of Technology στο Guangzhou της Κίνας. «Συγκεκριμένα, τα νανοσυμπλέγματα χρυσού έχουν επιδείξει εξαιρετικές ιδιότητες ως καταλύτες σε διάφορες οργανικές αντιδράσεις και ηλεκτροκαταλυτικές αντιδράσεις».
Προκλήσεις
Η νέα έρευνα, ωστόσο, δεν είναι χωρίς προκλήσεις. Η εύρεση της ποσότητας χρυσού που απαιτείται για την ευρεία χρήση αυτών των καταλυτών, τα προβλήματα με τους τρόπους που μπορεί να λειτουργήσουν οι νανοκαταλύτες σε αντίξοες συνθήκες και τα τυχόν λάθη στην κατασκευή του θεωρητικού μοντέλου είναι μερικές από τις δυσκολίες που σχετίζονται με τα νανοσυμπλέγματα χρυσού.
Οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα μπορέσουν να δώσουν λύσεις σε αυτές τις ανησυχίες σε μελλοντική εργασία τους, να βελτιώσουν την ηλεκτρική αγωγιμότητα του σύνθετου καταλύτη που βασίζεται σε νανοσυμπλέγματα και να διερευνήσουν την καταλληλότητά του και για άλλες χημικές αντιδράσεις, πέρα από την αντίδραση έκλυσης υδρογόνου.
Μια πρόταση εμπορικά εφικτή και περιβαλλοντικά βιώσιμη
«Λόγω της ταχείας ανάπτυξης της επιστήμης των συνθετικών τεχνικών και της κατάλυσης, αναμένουμε ότι περισσότερες ερευνητικές προσπάθειες θα αφιερωθούν στη χρήση νανοσυμπλεγμάτων μετάλλων με ατομική ακρίβεια ως προτύπων καταλυτών για διάφορες ηλεκτροκαταλυτικές αντιδράσεις και όχι μόνο», δήλωσε ο Tang.
Ως μέρος των πρωτοβουλιών για τη δημιουργία επιλογών καθαρής και ανανεώσιμης ενέργειας, επιστήμονες και μηχανικοί συνεχίζουν να εργάζονται. «Οι περιπτώσεις που παρουσιάζονται στην μελέτη μας δείχνουν ξεκάθαρα ότι τα νανοσυμπλέγματα χρυσού έχουν πολύ καλύτερες καταλυτικές ιδιότητες σε ότι αφορά την αντίδραση έκλυσης υδρογόνου σε σύγκριση με τα νανοσωματίδια χρυσού», κατέληξε ο Tang.
Η ιδέα μιας «οικονομίας υδρογόνου» έχει να κάνει με το όραμα μιας εποχής όπου η θέρμανση, οι βιομηχανικές δραστηριότητες και οι μεταφορές τροφοδοτούνται κυρίως από υδρογόνο. Η υπέρβαση των τεχνολογικών εμποδίων είναι απαραίτητη για την υλοποίηση αυτού του στόχου. Θα μπορούσαν τα νανοσυμπλέγματα χρυσού να είναι το κλειδί;
Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Polyoxometalates.
www.worldenergynews.gr
