Ricercatori dell'Institut National de la Recherche Scientifique, Il Québec sta esaminando le canne, piante alte delle zone umide, al fine di realizzare catalizzatori più economici per celle a combustibile ad alte prestazioni.

A causa della crescente domanda globale di energia e della minaccia causata dall'inquinamento ambientale, la ricerca del nuovo, le fonti di energia pulite sono attive.

A differenza di una batteria, che immagazzina elettricità per un uso successivo, una cella a combustibile genera elettricità dai materiali immagazzinati, o combustibili.

Il carburante a base di idrogeno è una fonte di carburante molto pulita che produce solo acqua come sottoprodotto, e potrebbe sostituire efficacemente i combustibili fossili. Al fine di rendere il carburante a idrogeno praticabile per l'uso quotidiano, sono necessarie celle a combustibile ad alte prestazioni per convertire l'energia dall'idrogeno in elettricità.

Le celle a combustibile a idrogeno utilizzano catalizzatori al platino per guidare la conversione dell'energia, ma il platino è costoso, che rappresenta quasi la metà del costo totale di una cella a combustibile secondo Qiliang Wei, un dottorato di ricerca studente nel gruppo di Shuhui Sun dell'Institut National de la Recherche Scientifique – Énergie, Matériaux et Télécommunications che studia alternative a basso costo ai catalizzatori al platino.

È qui che entrano in scena le canne. Come è stato pubblicato nel recente articolo di Wei, "Un catalizzatore Si-Fe/N/C attivo e robusto derivato da canne di scarto per la riduzione dell'ossigeno, "Le canne sono ricche di silicio, e come materiale organico, sono anche una fonte di carbonio.

Un potenziale sostituto del catalizzatore al platino è costituito da ferro, composti di azoto e carbonio, e mentre è promettente, ha alcuni problemi. È molto meno stabile del platino, e anche se molto più economico, i materiali necessari per ottenere il carbonio possono essere ancora costosi. Silicio, come quello che si trova nelle canne, potrebbe migliorare l'attività del catalizzatore consentendo a più azoto di raggrupparsi con il ferro, e promuove anche la grafitizzazione, il processo di trasformazione del carbonio in grafite in un altro materiale, che potrebbe aumentare la stabilità dei catalizzatori.

La scoperta dell'utilità del silicio in questo processo aiuta anche ad affrontare il problema dei costi, utilizzando canne e steli di canna appassita avanzati che si verificano naturalmente alla fine del ciclo di vita della pianta come fonte sia di carbonio che di silicio. Wei è stato in grado di utilizzare la biomassa di scarto delle canne per produrre i catalizzatori ferro-azoto-carbonio e, utilizzando la sorgente luminosa canadese, è stato in grado di confermare il ruolo del silicio in questi catalizzatori caratterizzando le loro prestazioni con e senza l'aggiunta di silicio.

Però, Il lavoro di Wei non è ancora finito. La composizione del catalizzatore deve essere ottimizzata, quindi l'utilizzo di questi catalizzatori derivati ​​dai rifiuti di canna nelle celle a combustibile potrebbe essere praticabile. Potrebbe anche creare opportunità per nuove forme di batterie. Le batterie metallo-aria utilizzano gli stessi catalizzatori al platino delle celle a combustibile per utilizzare elementi nell'aria come terminale positivo, piuttosto che un metallo più costoso.

"Per il lavoro in questo documento, abbiamo testato solo le prestazioni di mezza cella. Nel passaggio successivo, lo applicheremo a un vero stack di celle a combustibile, che è più vicino all'applicazione reale, " ha detto Wei. "A volte il catalizzatore è molto buono per una mezza cella, ma potrebbe non essere molto efficiente per una cella piena. Quando cerchiamo di usarlo con la cella a combustibile piena, potremmo aver bisogno di ottimizzare più parametri, come la struttura in carbonio."

"Se possiamo convertire i rifiuti per aggiungere valore ai materiali, sarà di grande interesse per l'industria. Il nostro esperimento qui fornisce un percorso promettente che può essere utilizzato per progettare catalizzatori altamente attivi e stabili per celle a combustibile, " disse Wei.