Fotoğraf: Toz feldspat.
Araştırmacılar, hidrojen yakıtı üretimi için potansiyel olarak daha ucuz bir katalizörün parçası olarak madencilik atıklarını kullanmanın bir yolunu keşfettiler.
Hidrojen üretiminde kullanılan su ayırma reaksiyonları platin (1450$/ons), iridyum (1370$/ons) ve rutenyum (367$/ons) veya daha ucuz ama daha az aktif metaller olan kobalt (70.000$/ton), nikel (26.000$/ton) ve demir (641$/ton) kullanılarak tetiklenmektedir.
Queensland Teknoloji Üniversitesi (QUT) Kimya ve Fizik Okulu’ndan ve QUT Malzeme Bilimi Merkezi’nden Profesör Ziqi Sun ve Queensland Üniversitesi Kimya Mühendisliği Okulu’ndan Dr. Hong Peng, bu reaktif metallerin yalnızca küçük bir miktarını kullanarak yeni bir katalizör oluşturmak için araştırmalara öncülük etti.
Bunları, Profesör Sun’ın bazı şirketlerin bertaraf etmek için yaklaşık 30 $/ton ödediğini söylediği madencilik atıklarında bulunan alüminosilikat kaya mineralleri olan feldspatlarla birleştirdiler.
Advanced Energy & Sustainability Research’ün ağustos kapağında yer alan deneyde araştırmacılar, daha ucuz reaktif metallerin yalnızca %1-2’si ile nanokaplanmış ısıtılmış-aktive edilmiş feldispatları kullanarak bir su ayırma reaksiyonunu tetiklediler.
Profesör Sun, “Su bölünmesi, biri hidrojen atomu ve diğeri oksijen atomu ile olmak üzere iki kimyasal reaksiyonu içerir ve bunların ayrılmasına neden olur. Bu yeni nano kaplamalı malzeme, tüm su ayırma işleminin genel verimliliğini kontrol eden oksijen evrimi reaksiyonunu tetikledi” dedi.
Profesör Sun, kobalt kaplı feldspatın en verimli olduğunu ve yeni katalizörlerin optimize edilmesinin, bunların ham metallerden daha iyi performans gösterdiğini ve hatta platin metallerin üstün verimliliğiyle eşleştiğini görebileceğini söyledi. Yeni katalizörün, lityum iyon (Li-Ion) pillerin ve elektrokimyasal dönüşümlere dayanan diğer sürdürülebilir enerji çözümlerinin maliyetini potansiyel olarak düşürebileceğini söyledi.
“Bu araştırma, madencilik atıklarını yeniden kullanarak ve geleneksel endüstrilere yeni teknolojiler ekleyerek Avustralya’nın yenilenebilir enerji değer zincirine potansiyel olarak katkıda bulunabilir. Tesla gibi şirketler bu teknolojiyi potansiyel olarak enerji üretimi, yeni pil teknolojileri gibi gelişmiş enerji depolama çözümleri ve yenilenebilir yakıt için kullanabilir” dedi.
Araştırmacılar şimdi katalizörleri pilot ölçekte test etmek istiyorlar.
Profesör Sun, “Avustralya’nın alüminosilikat bolluğu ve bu modifikasyon işleminin basitliği, bu yeni katalizörün endüstriyel ölçekte üretilmesini kolaylaştırmalıdır.” dedi.
Feldspatlar, önceki araştırmaları Li-Ion depolamada potansiyel düşük maliyetli anotlar olarak kullanılmak üzere feldspatları harekete geçiren Profesör Sun’a göre, Dünya’nın kabuğunun yaklaşık yüzde 60’ını oluşturuyor.
Alüminosilikatların kimyasal olarak inert olduğunu, ancak ısının kimyasal reaksiyonlar ve elektron taşınması için yararlı olan kusurlara neden olduğunu söyledi.
Katılan Profesör Sun ve Dr. Peng, QUT Fen Fakültesi’nden Profesör Godwin Ayoko, Dr. Jun Mei ve Dr. Juan Bai ve QUT Mühendislik Fakültesi’nden Doç. Liao Ting dahil olmak üzere QUT Malzeme Bilimi Merkezi’nden diğer araştırmacılardı.
Profesör Sun ve Dr. Peng, ortaya çıkan sürdürülebilir teknolojiler için materyaller geliştirmeye odaklanmıştır.
Dr. Peng, düşük maliyetli mineral işleme teknolojisi yoluyla fonksiyonel malzemeler için kil mineralleri ve maden atıklarını kullanma konusunda uzmandır.
Madencilik endüstrisinin her yıl Avustralya’nın sürdürülebilir teknolojiler için kullanabileceği tonlarca atık madde ürettiğini söyledi.
Dr. Peng, “Alüminosilikat, çeşitli madencilik atıklarında yaygın olarak bulunur ve o kadar ucuzdur ki, madencilik şirketleri normalde onu elden çıkarmak için ödeme yapar.” dedi.
Kaynak: phys.org