Rosyjscy naukowcy sprawią, że paliwo będzie tańsze?

Naukowcy Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego opracowali unikalną technologię uzyskiwania perspektywicznego materiału – sześciennego węglika wolframu o wysokiej czystości. Będzie on mógł zastąpić drogie katalizatory platynowe i obniżyć koszt produkcji paliwa wodorowego.

Rezultaty badania naukowców opublikowano w czasopiśmie Journal of Alloys and Compounds.

Wodór ma szerokie zastosowanie w przetwórstwie ropy i produkcji nawozów. Jest to również bardzo perspektywiczne paliwo ekologiczne, które podczas spalania daje czystą wodę. Koszt wytworzenia wodoru wpływa bezpośrednio na rozwój energetyki, dlatego wiele zespołów naukowych na świecie szuka sposobu zamiany tradycyjnych, bardzo drogich katalizatorów z metali grupy platyny na nowe materiały.

Perspektywniczny materiał do zastosowania w tej sferze to sześcienny węglik wolframu wysokiej czystości. Jak mówią naukowcy, bardzo trudno jest go uzyskać w zwykłych warunkach, gdyż w celu syntezy niezbędna jest temperatura 3000°С i duża prędkość chłodzenia.

Zespołowi naukowców pod kierownictwem doktora nauk technicznych, profesora Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego Aleksandra Siwkowa udało się uzyskać ten materiał wysokiej czystości (do 95%) dzięki  unikalnemu rozwiązaniu – koncentrycznemu akceleratorowi  magneto-plazmowemu.

Pozwala on osiągać wysoką temperaturą i szybkie chłodzenie przy pomocy superszybkich strumieni plazmy. Jako materiały wyjściowe wykorzystywane są dostępne i dość tanie proszki węglika oraz sadza techniczna, które umieszczane są wcześniej w urządzeniu. Dzięki wpływowi strumienia plazmowego proszki w czasie reakcji plazmochemicznej zmieniają się w właśnie w sześcienny węglik wolframu.

Jak mówi docent Wydziału Energetyki Elektrycznej i Elektrotechniki Tomskiego Uniwersytetu Technicznego Iwan Szanenkow, charakterystyki systezy plazmodynamicznej (powstawanie superszybkich strumieni plazmowych o długości ponad 3 km/s, wysoka prędkość chłodzenia, impulsowy charakter procesu o długości niecałej 1 milisekundy) pozwalają formować nanowymiarowe (mniej niż 70 nanometrów) cząsteczki sześciennego węglika wolframu w obłoczkach węglowych.

Takie struktury są pomyślnie wykorzystywane w reakcji uzyskiwania wodoru z wody za pośrednictwem elektrokatalizy. Pozwoli to minimalizować wykorzystanie rzadkich i drogich materiałów szlachetnych z grypy platyny – powiedział w rozmowie z agencją Sputnik.

Jak podkreślił, zadaniem syntezy materiałów kompozytowych na bazie sześciennego węglika wolframu zajmuje się kilka zespołów naukowych na całym świecie. Opracowanie plazmodynamicznej metody syntezy pozwoliło wyeliminować większość ograniczeń, związanych z możliwością uzyskania tego materiału.

Specjaliści Tomskiego Uniwersytetu Politechnicznego wspólnie z ekspertami z Uniwersytetu Jilin i Uniwersytetu Technologicznego Qingdao (Chiny) potwierdzili duży potencjał zastosowania materiału w produkcji wodoru przy pomocy elektrokatalizy.

W najbliższej przyszłości naukowcy planują nauczyć się zmieniać właściwości materiału, żeby jeszcze bardziej zwiększyć jego aktywność katalityczną i całkowicie zrezygnować z wykorzystywania drogich metali szlachetnych.