Просто добавь воды: как ученые используют кремний для производства водорода
Сферические кремниевые наночастицы диаметром около 10 нанометров. В соответствии с новому изучению Университета Буффало, эти частицы, созданные в лаборатории, реагируют с водой и создают водород.
В соответствии с исследователям из Университета Буффало (УБ), наночастицы кремния вступают в реакцию с водой и практически непрерывно генерируют водород.
В серии опытов, ученые создали сферические частицы кремния диаметром около 10 нанометров. При смешивании с водой, эти частицы реагируют и образуют кремниевую кислоту (нетоксичный побочный продукт) и водород – потенциальный источник энергии для топливных элементов.
В соответствии с изучению, реакция не требует света, тепла либо электричества, и формирует водород приблизительно в 150 раз стремительнее, чем подобные реакции при участии кремниевых частиц размером 100 нанометров, и в 1000 раз стремительнее, чем объемный кремний.
Результаты изучения были размещены на сайте Nano Letters 14.01.2013. Ученые сумели подтвердить, что водород, полученный ими, был довольно чист, что подтвердило его тестирование в компактных топливных элементах, питающих вентилятор.
«В то время, когда доходит до разделения воды при производстве водорода, наночастицы кремния смогут быть лучше, чем другие очевидные варианты, каковые люди в далеком прошлом изучают, к примеру, такие как алюминий», говорит исследователь Mark T. Swihart, биоинженерии и профессор химии УБ и директор Университета Стратегических Сил из Интегрированных Наноструктурных Совокупностей.
«С последующей доработкой, эта разработка может организовать базу для подхода « воды» при генерирования водорода при первой необходимости», говорит исследователь Paras Prasad, исполнительный директор Университета Лазеров, Фотоники и Биофотоники УБ и Заслуженный Доктор наук в Департаменте Химии, Физики, Медицины и Электрической Инженерии УБ. «самоё практичным применением было бы в портативных источниках энергии».
Swihart и Prasad возглавляли изучение, которое было законченно исследователями из университета Буффало, кое-какие из которых принадлежат к университетам южной Кореи и Китая ( Nanjing University in China or Korea University in South Korea). Folarin Erogbogbo, профессор и научный сотрудник в УБ, первенствовал автором.
Скорость, с которой 10-нанометровые частицы реагируют с водой, удивляет исследователей. В течение одной 60 секунд, эти частицы дают больше водорода, чем 100-нанометровые частицы за 45 мин.. Большой показатель скорости реакции для 10-нанометровых частиц был равен 150.
Swihart говорит, что расхождение в показателях связано с геометрией. В ходе реакции громадные частицы формируют наносферические структуры, поверхности которых реагируют с водой медленнее и менее равномерно, чем поверхности сферических наночастиц меньшего размера.
Не смотря на то, что производство сверхмаленьких частиц кремния требует больших ресурсов и затрат энергии, частицы смогут оказать помощь питать портативные устройства в обстановках в то время, когда вода дешева и портативность есть более ответственным причиной, чем низкая цена. кемпинг и Военные операции – два примера таких сценариев.
«Ранее не было как мы знаем, что мы можем генерировать водород так скоро из кремния, одного из самых распространенных элементов Почвы », говорит доктор наук Erogbogbo. «Надёжное аккумулирование водорода было непростой проблемой, не обращая внимания на то, что водород хороший кандидат для другой энергии и одним из практических применений для отечественной работы были бы поставки водорода для топливных энергетических элементов. Это смогут быть армейские транспортного средства либо другие применения портативного характера, находящиеся неподалеку от воды».
«Вероятно вместо того, дабы забрать бензиновый либо топливные баки и дизельный генератор, либо громадные батареи с собой на кемпинг (гражданский либо армейский) с доступом к воде, я заберу водородные топливные элементы (более компактные и легкие чем генератор) и пара пластиковых картриджей кремниевого порошка, смешанного с активатором », говорит Swihart, думая о будущем применении. «Позже я имел возможность зарядить мой спутниковый телефон и радио, GPS, ноутбук, фонарик, и т.п. В случае если я все верно спланирую, я кроме того имел возможность бы применять излишки тепла генерируемого из реактора, дабы согреть воды и сделать чаю».
Источник: University at Buffalo
