レーザー溶解ナノ粒子からの安価で効率的なエタノール触媒

スタッフライターによる

クラクフ、ポーランド (SPX) 10 年 2023 月 XNUMX 日

再生可能エネルギー技術の大きな飛躍において、クラクフにあるポーランド科学アカデミー核物理研究所（IFJ PAN）の研究者らは、エタノール燃料電池におけるプラチナの支配的な優位性に挑戦する銅ベースの触媒を開発した。

バイオマス由来のバイオ燃料であるエタノールは、低毒性や高発電量の可能性など、いくつかの利点を持つ再生可能エネルギー媒体です。 しかし、エタノール燃料電池の効率は、電気を生成する酸化プロセスに必要な高価な白金触媒によって妨げられてきました。 このプロセスは今まで最適化されていませんでした。

『Advanced Functional Materials』誌に掲載された研究の筆頭著者であるIFJ PANのモハマド・シャケリ博士は、「ナノ粒子懸濁液のレーザー融解に関する我々の研究により、プラチナよりも優れているとは言わないまでも、同等の効率でエタノールを触媒する材料を発見した」と発表した。 注目すべきことに、この新しい触媒は主に銅で構成されており、銅はプラチナよりもほぼ250倍安価な金属です。

研究チームの手法では、ナノ粒子懸濁液にレーザーパルスを照射し、粒子を溶融、合体させ、急速な化学反応を起こさせる。 得られた銅とその酸化物Cu2OおよびCuOを含む複合材料は、エタノールの触媒において予想外に高い効率を示しました。

このプロジェクトの共同研究者であるザネタ・スウィアトコフスカ・ワルコッカ博士は、その綿密なアプローチについて次のように概説しました。「銅ナノ粒子懸濁液内でのレーザー誘起の物理的および化学的変化を理解するために、理論的分析と実験的分析の両方を採用しました。」

この画期的な発見は、複合材料内に酸化銅 Cu2O3 粒子が存在することに集中していました。 これらの粒子は熱力学的に不安定であるにもかかわらず、主に Cu2O 粒子の表面に存在し、アルコール分子の吸着を促進し、酸化プロセスを促進します。

この触媒の性能はプラチナベースの代替品と同等であるだけでなく、耐久性も示し、長期間使用しても完全な酸化能力を維持します。 この耐久性は、燃料電池の寿命が長くなり、メンテナンスコストが削減されることを意味するため、実用化には非常に重要です。

実際的には、この技術革新によりエタノール燃料電池の価格が大幅に引き下げられ、消費者市場への参入が加速する可能性があります。 新しい触媒の手頃な価格と効率により、再生可能エネルギー源への移行を目指す世界的な取り組みと歩調を合わせ、グリーン電力へのアクセスが民主化される可能性がある。

IFJ PAN の発見の影響は、当面のコスト削減にとどまりません。 研究チームが複合材料の粒子サイズをさらに小さくできれば、触媒の効率はさらに向上する可能性があり、エネルギー分野にとって革新的な技術となり得るものの初期段階を我々が目撃していることを示唆している。

要約すると、ポーランドチームの研究は、持続可能なエネルギーソリューションを推進する上での学際的研究の可能性を例示しています。 エタノール燃料電池用の手頃な価格で効率的な触媒の開発は、単なる科学的成果ではなく、より環境に優しい未来に向けた具体的な一歩でもあります。

世界が気候変動やクリーン エネルギーの必要性という課題に取り組み続ける中、このようなイノベーションは希望の兆しをもたらします。その希望は、小さな粒子、レーザー ビーム、そして地球環境の実現に尽力する科学者の創意工夫の肩の上にあります。違い。

調査報告書：「パルスレーザー照射によるヘテロ構造形成のための浮遊ナノ粒子の代替局所溶融固化」

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核物理学ポーランド科学アカデミー

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