fbpx

Hliník je vysoko reaktívny kov, ktorý dokáže odstraňovať kyslík z molekúl vody a vytvárať plynný vodík. Jeho rozšírené použitie vo výrobkoch, ktoré sa namočia, nepredstavuje žiadne nebezpečenstvo, pretože hliník okamžite reaguje so vzduchom a získava povlak oxidu hlinitého, ktorý blokuje ďalšie reakcie.

Roky sa výskumníci pokúšali nájsť efektívne a nákladovo efektívne spôsoby využitia reaktivity hliníka na výrobu čistého vodíkového paliva. Nová štúdia výskumníkov z UC Santa Cruz ukazuje, že ľahko vyrobený kompozit gália a hliníka vytvára hliníkové nanočastice, ktoré pri izbovej teplote rýchlo reagujú s vodou, čím sa získa veľké množstvo vodíka. Gálium sa po reakcii ľahko získalo na opätovné použitie, čím sa získa 90 % vodíka, ktorý by sa teoreticky mohol vyrobiť reakciou všetkého hliníka v kompozite.

„Nepotrebujeme žiadny vstup energie a vodík prebubláva ako blázon. Nikdy som nič podobné nevidel,“ povedal profesor chémie UCSC Scott Oliver.

Oliver a Bakthan Singaramovci, profesori chémie a biochémie, sú zodpovedajúcimi autormi článku o nových zisteniach, publikovaného 14. februára v Applied Nano Materials.

Reakcia hliníka a gália s vodou je známa už od 70. rokov minulého storočia a videá s ňou možno ľahko nájsť na internete. Funguje to preto, že gálium, kvapalina s teplotou tesne nad izbovou teplotou, odstraňuje pasívny povlak oxidu hlinitého, čo umožňuje priamy kontakt hliníka s vodou. Nová štúdia však obsahuje niekoľko inovácií a nových zistení, ktoré by mohli viesť k praktickým aplikáciám.

Singaram povedal, že štúdia vyrástla z rozhovoru, ktorý mal so študentom, spoluautorom Isai Lopezom, ktorý videl niekoľko videí a začal experimentovať s tvorbou hliníka a gália vo svojej domácej kuchyni.

„Nerobil to vedeckým spôsobom, a tak som ho s jedným postgraduálnym študentom pripravil na systematické štúdium. Myslel som si, že by to bola dobrá záverečná práca, keby zmeral výstup vodíka z rôznych pomerov gália a hliníka.“ “ povedal Singaram.

Predchádzajúce štúdie väčšinou používali zmesi hliníka a gália bohaté na hliník alebo v niektorých prípadoch zložitejšie zliatiny. Laboratórium Singaramu však zistilo, že produkcia vodíka sa zvýšila s kompozitom bohatým na gálium. V skutočnosti bola rýchlosť produkcie vodíka taká neočakávane vysoká, že si výskumníci mysleli, že na tejto zliatine bohatej na gálium musí byť niečo zásadne odlišné.

Oliver navrhol, že za zvýšenú produkciu vodíka by mohla byť tvorba hliníkových nanočastíc a jeho laboratórium malo vybavenie potrebné na charakterizáciu zliatiny v nanorozmeroch. Pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie a röntgenovej difrakcie vedci ukázali tvorbu hliníkových nanočastíc v 3:1 gálium-hliníkovom kompozite, čo je podľa nich optimálny pomer na výrobu vodíka.

V tomto kompozite bohatom na gálium slúži gálium na rozpustenie povlaku oxidu hlinitého a na oddelenie hliníka na nanočastice. „Gálium oddeľuje nanočastice a zabraňuje ich zhlukovaniu do väčších častíc,“ povedal Singaram. „Ľudia mali problémy s výrobou hliníkových nanočastíc a my ich tu vyrábame za normálnych podmienok atmosférického tlaku a pri izbovej teplote.“

Výroba kompozitu si nevyžadovala nič iné, ako jednoduché ručné miešanie.
„Naša metóda využíva malé množstvo hliníka, čo zaisťuje, že sa všetko rozpustí vo väčšinovom gáliu ako diskrétne nanočastice,“ povedal Oliver. „Tým sa generuje oveľa väčšie množstvo vodíka, takmer úplné v porovnaní s teoretickou hodnotou založenou na množstve hliníka. Tiež to uľahčuje opätovné využitie gália.“
Kompozit môže byť vyrobený z ľahko dostupných zdrojov hliníka, vrátane použitej fólie alebo plechoviek, a kompozit môže byť skladovaný po dlhú dobu pokrytím cyklohexánom, aby bol chránený pred vlhkosťou.
Hoci gálium nie je hojné a je relatívne drahé, možno ho získať a opakovane použiť bez straty účinnosti, povedal Singaram. Zostáva však zistiť, či sa tento proces dá rozšíriť tak, aby bol praktický pre komerčnú výrobu vodíka.