(Phys.org)—Le particelle super piccole di silicio reagiscono con l'acqua per produrre idrogeno quasi istantaneamente, secondo i ricercatori dell'Università di Buffalo.

In una serie di esperimenti, gli scienziati hanno creato particelle di silicio sferiche di circa 10 nanometri di diametro. Quando combinato con acqua, queste particelle hanno reagito per formare acido silicico (un sottoprodotto non tossico) e idrogeno, una potenziale fonte di energia per le celle a combustibile.

La reazione non ha richiesto alcuna luce, calore o elettricità, e ha anche creato idrogeno circa 150 volte più velocemente di reazioni simili usando particelle di silicio larghe 100 nanometri, e 1, 000 volte più veloce del silicio sfuso, secondo lo studio.

I risultati sono apparsi online in Nano lettere il 14 gennaio. Gli scienziati sono stati in grado di verificare che l'idrogeno prodotto fosse relativamente puro testandolo con successo in una piccola cella a combustibile che alimentava un ventilatore.

"Quando si tratta di scindere l'acqua per produrre idrogeno, il silicio di dimensioni nanometriche può essere migliore di scelte più ovvie che le persone hanno studiato per un po', come l'alluminio, " ha affermato il ricercatore Mark T. Swihart, Professore UB di ingegneria chimica e biologica e direttore della Strategic Strength in Integrated Nanostructured Systems.

"Con un ulteriore sviluppo, questa tecnologia potrebbe costituire la base di un approccio "basta aggiungere acqua" alla generazione di idrogeno su richiesta, " ha affermato il ricercatore Paras Prasad, direttore esecutivo dell'Istituto per i laser di UB, Fotonica e Biofotonica (ILPB) e un Distinguished Professor SUNY nei Dipartimenti di Chimica di UB, Fisica, Ingegneria Elettrica e Medicina. "L'applicazione più pratica sarebbe per le fonti di energia portatili".

Swihart e Prasad hanno condotto lo studio, che è stato completato da scienziati UB, alcuni dei quali hanno affiliazioni con la Nanjing University in Cina o la Korea University in Corea del Sud. Folarin Erogbogbo, un professore assistente di ricerca nell'ILPB di UB e un dottore di ricerca UB laureato, fu il primo autore.

La velocità con cui le particelle di 10 nanometri hanno reagito con l'acqua ha sorpreso i ricercatori. In meno di un minuto, queste particelle hanno prodotto più idrogeno delle particelle da 100 nanometri prodotte in circa 45 minuti. La velocità di reazione massima per le particelle da 10 nanometri era circa 150 volte più veloce.

Swihart ha detto che la discrepanza è dovuta alla geometria. Mentre reagiscono, le particelle più grandi formano strutture non sferiche le cui superfici reagiscono con l'acqua meno prontamente e meno uniformemente rispetto alle superfici delle più piccole, particelle sferiche, Egli ha detto.

Sebbene occorrano energia e risorse significative per produrre le palline di silicio super piccole, le particelle potrebbero aiutare ad alimentare dispositivi portatili in situazioni in cui l'acqua è disponibile e la portabilità è più importante del basso costo. Le operazioni militari e i viaggi in campeggio sono due esempi di tali scenari.

"Prima era sconosciuto che potessimo generare idrogeno così rapidamente dal silicio, uno degli elementi più abbondanti della Terra, " Erogbogbo ha detto. "Lo stoccaggio sicuro dell'idrogeno è stato un problema difficile anche se l'idrogeno è un ottimo candidato per le energie alternative, e una delle applicazioni pratiche del nostro lavoro sarebbe la fornitura di idrogeno per l'energia delle celle a combustibile. Potrebbero essere veicoli militari o altre applicazioni portatili che si trovano vicino all'acqua".

"Forse invece di portare con me un generatore a benzina o diesel e serbatoi di carburante o grandi pacchi batterie al campeggio (civile o militare) dove è disponibile l'acqua, Prendo una cella a combustibile a idrogeno (molto più piccola e leggera del generatore) e alcune cartucce di plastica di nanopolvere di silicio mescolate con un attivatore, "Swihart ha detto, immaginare applicazioni future. "Allora posso alimentare la mia radio satellitare e il telefono, GPS, il computer portatile, illuminazione, ecc. Se cronometrano bene le cose, Potrei anche essere in grado di utilizzare il calore in eccesso generato dalla reazione per scaldare dell'acqua e preparare il tè".