Stanfordo tyrėjai rado būdą, kaip pigiai sukurti turbūt patį švariausią kurą Žemėje: didelis žingsnis į priekį link naujos eros

Siekiant apsirūpinti energija iš atsinaujinančių energijos šaltinių, vandenilis turbūt yra pats geriausias pasirinkimas. Jam degant, išsiskiria didelis kiekis energijos, o pagrindinis šalutinis produktas tėra tyras vanduo. Visgi, didžiausia problema – kaip gauti kuo daugiau tyro vandenilio.

Mokslininkai tiria vandenilio evoliucijos reakcijas (HER) – vandens skaidymo  technologijas, kurių metų elektrodai yra padengiami katalizinėmis medžiagomis, panardinami į vandenį ir per juos paleidžiama elektros srovė. Elektros, katalizatorių ir vandens sąveika sukuria vandenilio dujas – absoliučiai švarų kurą – ir deguonį. Deja, bet yra rimta problema: šiuo metu elektrodai privalo būti padengti itin brangiais metalais, dažniausiai platina. Tačiau panašu, kad visą tai pasikeis – Stanfordo tyrėjai rado gerokai pigesnę išeitį.

Stanfordo tyrėjas Xinjian‘as Shi teigia, kad drauge su kolegomis rado šios problemos sprendimą: sintezės metodą, kuris paverčia pigius ir gausius metalų sulfidus į galingus elektrodus, skatinančius vandenilio gamybos reakcijas. Šio tyrimo rezultatai buvo paskelbti moksliniame žurnale „Energy and Environmental Science“.

Tyrėjas Xinjian‘as Shi drauge su mechanikos inžinerijos profesore Xiaolin Zheng darbus pradėjo nuo to, ką jau mokslininkai žino – kad sulfidinių elektrodų charakteristikos gali būti pagerintos įterpiant kobalto atomus. Tačiau Shi su Zheng padarė dvi naujoves: pirma, jie suprato kaip preciziškai tiksliai kontroliuoti, kiek kobalto reikia įterpti į elektrodą. Antra, jie suprato, kaip šiuo kontroliuojamu būdu, įterpti reikiamas medžiagas ne tik ant elektrodo paviršiaus, kaip tai sugebėjo padaryti kiti tyrėjai ankstesniuose sulfidinių elektrodų tyrimuose, bet ir į patį elektrodą.

Norėdami atlikti šį darbą, jie panaudojo ugnį, kad oksiduotų volframo metalą ir paverstų jį garais. Tada jie atvėso ir dujos kondensavosi į volframo nanovamzdelius. Tuomet mokslininkai dar kartą panaudojo liepsnos techniką, kad į šiuos nanovamzdelius įterptų (įpurkštų) kobalto atomus. Galiausiai kobalto atomais dengtus nanovamzdelius kaitino sieroje, įkaitintoje krosnyje. Rezultatas: volframo disulfido elektrodas, kuris iš visų pusių padengtas kobaltu.

Šio proceso metu mokslininkai užfiksavo, kad kobalto koncentracija elektrode yra apie 15 %. Tai yra optimali koncentracija ir naujas metalo sulfidų pagrįstų vandenilio evoliucijos reakcijų (HER) charakteristikų rekordas. Tačiau jų elektrodai vis dar atsilieka nuo platinos elektrodų charakteristikų. Tyrėjai toliau planuoja savo atrastame procese pritaikyti kitus metalų sulfidus ir taip sukurti elektrodą, kuris labiausiai atitiktų platinos suteikiamas charakteristikas.

Vienas iš labai tikėtinų kandidatų yra molibdeno disulfidas, kuris, pasak Shi, gali net ir viršyti platinos efektyvumą šiose reakcijose. Kitas itin svarbus momentas, kad tai yra gerokai pigiau. Platinos kaina rinkoje yra apie 29 JAV doleriai už vieną gramą. Molibdeno disulfido – vos 40 centų.