Iridium'un üzerinden geçin: Northwestern Atılım, tek bir öğleden sonra onlarca yıllık temiz hidrojen yakıt problemini çözer

Onlarca yıl süren Iridium'a bir alternatif arayışı, nadiren Ve dünyadaki en pahalı metaller, nihayet bitmiş olabilir, uygun fiyatlı temizlik için itmeyi hızlandırabilecek yeni bir keşifle hidrojen teknolojileri.

Dikkat çekici bir şekilde, Discovery'nin arkasındaki Northwestern Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, sadece bir öğleden sonra uygun bir yedek bulduklarını söylüyorlar.

Güçlü bir yeniden yararlanarak nanomalzeme Araştırmacıların “megalibrar” dediği veri fabrikası olan ekip, milyonlarca nanopartikülü rekor hızlarda tek bir çip üzerinde taramayı başardı. Toyota Araştırma Enstitüsü (TRI) ile bir işbirliği yoluyla, ekibin güçlü yeni aracı, ticari iridyum bazlı malzemelerle eşit veya daha iyi bir şekilde performans gösteren bol metallerden yapılmış yeni bir katalizörü ortaya çıkarmalarına yardımcı oldu.

Keşif, daha ucuz pahalı olanı kolaylaştırmaya yardımcı olabilir yeşil hidrojen üretimi ve çeşitli endüstrilerdeki malzeme keşiflerini önemli ölçüde ilerletmede megascale kütüphanesi yaklaşımının vaadini vurgular.

Materyallerin keşfi yeniden keşfetme

Geçmişte, yeni materyallerin belirlenmesi genellikle özenli bir deneme yanılma süreci olmuştur.

Bununla mücadele etmek için, nanoteknoloji öncüsü Chad Mirkin, her bir çipin metalik tuz karışımlarını biriktiren piramit şeklindeki yapılar dizileriyle basılmış milyonlarca nanopartikül içerdiği yeni bir platform yarattı.

Ekibin bulgularını açıklayan Amerikan Kimya Derneği Dergisi'nde yayınlanan yeni bir çalışmanın kıdemli yazarı Mirkin, piramit şeklindeki her ipucunun kendi başına küçük bir laboratuvar olarak düşünülebileceğini söyledi. Isıtıldığında, biriktikleri karışımlar sıkı kontrollü bileşimler ve boyutlar ile nanopartiküller oluşturur.

Mirkin, “Küçük bir kişinin her seferinde bir yapı yapması yerine milyonlarca var,” diye açıkladı Mirkin ifade. “Yani, temelde bir çip üzerine konuşlandırılan tam bir araştırmacı ordunuz var.”

Bir iridyum alternatifi arıyor

Bu yenilikçi teknoloji ile donatılmış ekip, yeşil hidrojen enerjisinin üretiminde büyük bir engele uygulanmaya karar verdi: şu anda bir katalizör olarak Iridium'a dayanan su bölünmesinde bir adım içeren oksijen evrim reaktörü (OER).

İridyum kullanımıyla ilgili en önemli sorunlardan biri maliyetidir. Şu anda, bu nadir toprak metali ons başına 5.000 dolara yakın bir değere sahiptir ve sadece başka bir nadir dünyanın bir yan ürünü olarak çıkarılır metal: Platin. Bu, küresel temiz enerji taleplerini desteklemeyi hem çok nadir hem de çok maliyetli hale getirir.

Kuzeybatı araştırmacısı ve son makalenin ortak yazarı Ted Sargent, “Dünyada öngörülen tüm ihtiyaçlarımızı karşılayacak kadar iridyum yok” dedi.

Bununla birlikte, Mirkin'in Megalibrary'nin yardımıyla, Kuzeybatı ekibi, dört metalin (rutenyum, kobalt, manganez ve krom) kombinasyonlarını dikkate değer bir hızla taramayı başardı. Bu tarama için numune olarak kullanılan çip, 156 milyon nanopartikül içeriyordu ve bir robotik tarayıcı performanslarını OER açısından değerlendirdi.

Kazanan bir katalizör

Ekibin analizinin ardından, inceledikleri kompozisyonlar arasında net bir kazanan göze çarpıyordu: Ru52CO33MN9CR6'nın resmi tanımına sahip çok metal bir oksit. Bu özel karışım sadece Iridium'un aktivitesi için neredeyse mükemmel bir eşleşme gibi görünmekle kalmadı, aynı zamanda en az birkaç testte onu aştığı görülüyordu.

Ek olarak, yeni multi-metal oksit, iridyumunkini de aşan uzun süreli stabilite sunmanın umut verici göstergeleri gösterdi.

Mirkin, “Katalizimiz aslında iridyumdan ve mükemmel istikrardan biraz daha yüksek bir aktiviteye sahip” dedi. “Bu nadirdir çünkü çoğu zaman rutenyum daha az kararlıdır. Ancak kompozisyondaki diğer unsurlar onu dengeler.”

Ayrıca, dayanıklılık testleri, yeni katalizörün önemli verimlilik kaybı yaşamadan son derece sert, asidik koşullar altında 1.000 saatten fazla çalışabileceğini göstermiştir. Hepsinden iyisi, üretim maliyeti Iridium'un onlardan biri yakınında saatler, onu ticari olarak daha uygun bir alternatif haline getiriyor.

Ek araştırmalar hala gerekli olsa da, ekip sonuçların son derece umut verici olduğunu söylüyor.

Tri'den Joseph Montoya, “Bunu ticari olarak uygulanabilir hale getirmek için yapacak çok iş var, ancak umut verici katalizörleri çok hızlı bir şekilde tanımlayabilmemiz çok heyecan verici-sadece laboratuvar ölçeğinde değil, cihazlar için” dedi.

Hidrojenin ötesinde ilerlemek

Ekibin en son başarısının ötesinde bile, çalışmaları, malzeme biliminde keşif için yeni yollar sağlamak için yapay zeka ve makine öğrenimi ile eşleştirilebilen büyük veri kümelerini bir araya getirmek için megalibrarların nasıl kaldırılabileceğini göstermektedir.

Mirkin, ekibinin başardığı şeyin gerçekten daha heyecan verici keşiflerin başlangıcı olduğuna inanıyor.

“Dünya ihtiyaçları için en iyi malzemeleri kullanmıyor” dedi. “İnsanlar en iyi malzemeleri belirli bir noktada buldular.”

“Bunu baş aşağı çevirmek istiyoruz,” diye ekledi Mirkin. “Her ihtiyaç için en iyi malzemeleri gerçekten bulmanın zamanı geldi - uzlaşmadan.”

Takımın keşfi son makalede detaylandırılmış, “Oksijen evrim reaksiyon katalizörünün megalibrar yoluyla hızını hızlandırmak,” Amerikan Kimya Derneği Dergisi.

Micah Hanks, Debey'in genel yayın yönetmeni ve kurucu ortağıdır. Uzay ve astronomiye odaklanan bilim, savunma ve teknoloji üzerine uzun zamandır bir muhabir, [email protected]. Onu x'de takip et @Micahhanksve micahhanks.com.