VIJESTI

Stanford vodu pretvara u gorivo dizajnom inspirisanim plućima

Stanford vodu pretvara u gorivo dizajnom inspirisanim plućima

Naučnici sa Univerziteta Stanford dizajnirali su elektrokatalitički mehanizam koji djeluje poput pluća sisara kako bi vodu pretvorio u gorivo. Njihovo istraživanje, objavljeno 20. decembra u časopisu Joule, moglo bi pomoći postojećim tehnologijama čiste energije da rade efikasnije.

Čin udisanja i izdisaja toliko je automatski za većinu organizama da bi se mogao pogrešno zamijeniti sa jednostavnošću, ali proces disanja sisara zapravo je jedan od najsofisticiranijih sistema za dvosmjernu izmjenu plina u prirodi.

Sa svakim udisajem, zrak se kreće kroz sitne bronhiole u plućima, poput prolaza, sve dok ne dođe do sitnih vrećica zvanih alveole. Odatle, plin mora proći u krvotok bez jednostavne difuzije, uzrokujući stvaranje štetnih mjehurića. To je jedinstvena struktura alveola koja uključuje membranu debljine jednog mikrona koja odbija molekule vode iznutra i privlači ih na vanjsku površinu, što sprečava stvaranje tih mjehurića i čini izmjenu plina glatkom. visoko efikasan.

Naučnici u laboratoriji glavnog autora Yi Cuija na Odjelu za nauku o materijalima i inženjerstvu Univerziteta Stanford nadahnuti su ovim postupkom za razvoj boljih elektrokatalizatora - materijala koji povećavaju brzinu hemijske reakcije u elektrodi. "Tehnologije čiste energije pokazale su sposobnost brze isporuke reaktantnog plina na reakcijsko sučelje, ali obrnuti put, efikasan razvoj plinskog proizvoda iz interfejsa katalizator / elektrolit, ostaje izazov," kaže on. Jun Li, prvi autor studije.

Mehanizam tima strukturno oponaša alveolu i provodi dva različita procesa kako bi pojačao reakcije koje pokreću održive tehnologije, poput gorivih ćelija i metalno-vazdušnih baterija.

Prvi postupak je analogan izdahu. Mehanizam razdvaja vodu da bi stvorio gas vodonik, čisto gorivo, oksidirajući molekule vode na anodi baterije i redukujući ih na katodi. Kiseonični plin (zajedno s vodikovim plinom) se brzo proizvodi i transportuje kroz tanku membranu nalik ćeliji od polietilena, bez troškova energije koji stvaraju mjehuriće.

Drugi postupak je više poput udisanja i generira energiju reakcijom koja troši kiseonik. Kisikov plin se doprema do katalizatora na površini elektrode, pa se može koristiti kao reagens tijekom elektrokemijskih reakcija.

Iako je još uvijek u ranoj fazi razvoja, dizajn djeluje obećavajuće. Izuzetno tanka nano-polietilenska membrana ostaje hidrofobna duže od konvencionalnih slojeva difuzije plina na bazi ugljika, a ovaj model može postići veće stope gustine struje i niži prekomjerni potencijal od konvencionalnih dizajna.

Međutim, ovaj dizajn nadahnut plućima još uvijek ima prostora za poboljšanje prije nego što bude spreman za komercijalnu upotrebu. Budući da je nano-polietilenska membrana film na bazi polimera, ne može tolerirati temperature veće od 100 stepeni Celzijusa, što bi moglo ograničiti njenu primjenu. Tim vjeruje da se ovaj materijal može zamijeniti hidrofobnim nanoporoznim membranama, slično tankim, sposobnim izdržati veću toplinu. Oni su takođe zainteresirani za uključivanje drugih elektrokatalizatora u dizajn uređaja kako bi u potpunosti istražili njegove katalitičke sposobnosti.

"Struktura koja oponaša disanje mogla bi biti povezana sa mnogim drugim vodećim elektrokatalizatorima, a dalja istraživanja plinovito-tečne-čvrste trifazne elektrode nude uzbudljive mogućnosti za katalizu", kaže Jun Li.

Više informacija: Joule, Li i drugi: "Elektrokatalizacija-imitacija disanja za razvoj i redukciju kisika" https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30564-6, DOI: 10.1016 / j .jul.2018.11.015

Izvorni članak (na engleskom):


Video: VODA U PLUĆIMA - 5 Narodnih Efikasnih Recepata! (Jun 2021).