I ricercatori hanno scoperto un modo per utilizzare i rifiuti minerari come parte di un potenziale catalizzatore più economico per la produzione di idrogeno.

Le reazioni di scissione dell'acqua che producono idrogeno vengono attivate utilizzando platino raro ($ 1450/oncia), iridio ($ 1370/oncia) e rutenio ($ 367/oncia), o metalli più economici ma meno attivi:cobalto ($ 70, 000/tonnellata), nichel ($ 26, 000/ton) e ferro ($641/ton).

Il professor Ziqi Sun della QUT School of Chemistry and Physics e del QUT Center for Materials Science e il dott. Hong Peng della School of Chemical Engineering dell'Università del Queensland hanno condotto la ricerca per creare un nuovo catalizzatore utilizzando solo una piccola quantità di questi metalli reattivi.

Li hanno combinati con feldspati, minerali rocciosi alluminosilicati trovati nei rifiuti minerari che il professor Sun ha detto che alcune aziende pagano circa $30/ton per lo smaltimento.

Nell'esperimento, apparso sulla copertina di agosto di Advanced Energy &Sustainability Research, i ricercatori hanno innescato una reazione di scissione dell'acqua utilizzando feldspati attivati ​​a caldo rivestiti con solo l'1–2 percento dei metalli reattivi più economici.

"La scissione dell'acqua comporta due reazioni chimiche, una con l'atomo di idrogeno e una con l'atomo di ossigeno, per farle separare, " ha detto il professor Sole.

"Questo nuovo materiale nanorivestito ha innescato la reazione di evoluzione dell'ossigeno, che controlla l'efficienza complessiva dell'intero processo di scissione dell'acqua, " Egli ha detto.

Il professor Sun ha affermato che il feldspato rivestito di cobalto è il più efficiente e che l'ottimizzazione dei nuovi catalizzatori potrebbe vederli superare i metalli grezzi o addirittura eguagliare l'efficienza superiore dei metalli di platino.

Ha affermato che il nuovo catalizzatore potrebbe anche potenzialmente ridurre il costo delle batterie agli ioni di litio (Li-Ion) e di altre soluzioni energetiche sostenibili che si basano su conversioni elettrochimiche.

"Questa ricerca potrebbe potenzialmente aggiungere valore alla catena del valore dell'energia rinnovabile australiana riutilizzando i rifiuti minerari e aggiungendo nuove tecnologie alle industrie tradizionali.

"Aziende come Tesla potrebbero potenzialmente utilizzare questa tecnologia per la produzione di energia, soluzioni avanzate di accumulo di energia come le nuove tecnologie delle batterie, e combustibile rinnovabile, " Egli ha detto.

I ricercatori stanno ora cercando di testare i catalizzatori su scala pilota.

"L'abbondanza di alluminosilicato in Australia e la semplicità di questo processo di modifica dovrebbero rendere facile la produzione su scala industriale di questo nuovo catalizzatore, " ha detto il professor Sole.

I feldspati costituiscono circa il 60 percento della crosta terrestre, secondo il professor Sun, la cui ricerca precedente ha attivato i feldspati per l'uso come potenziali anodi a basso costo nello stoccaggio di ioni di litio.

Ha detto che gli alluminosilicati erano chimicamente inerti, ma il calore causava difetti utili per le reazioni chimiche e il trasporto degli elettroni.

Insieme al professor Sun e al dottor Peng c'erano altri ricercatori del Centro QUT per la scienza dei materiali, tra cui il professor Godwin Ayoko, Dr. Jun Mei e Dr. Juan Bai della Facoltà di Scienze QUT, e Professore Associato Liao Ting dalla Facoltà di Ingegneria QUT.

Il Professor Sun e il Dr. Peng sono entrambi concentrati sullo sviluppo di materiali per tecnologie sostenibili emergenti.

Il Dr. Peng è un esperto nell'utilizzo di minerali argillosi e sterili di miniera per materiali funzionali attraverso una tecnologia di lavorazione dei minerali a basso costo.

Ha detto che l'industria mineraria produce tonnellate di materiale di scarto ogni anno che l'Australia potrebbe utilizzare per le tecnologie sostenibili.

"L'alluminosilicato si trova comunemente in vari sterili minerari ed è così economico che le società minerarie normalmente pagherebbero per smaltirlo, " ha detto il dottor Peng.