Kurkuma, začin koji možemo naći u većini kuhinja, ima ekstrakt koji bi mogao dovesti do sigurnijih i učinkovitijih gorivnih članaka.
Istraživači s Clemson Nanomaterial Institute (CNI) i njihovi suradnici s Sri Sathya Sai Institute of Higher Learning (SSSIHL) u Indiji otkrili su novi način kombiniranja kurkumina — tvari u kurkumi — i nanočestica zlata kako bi se stvorila elektroda koja zahtijeva 100 puta manje energije za učinkovitu pretvorbu etanola u električnu energiju.
Potrebna su daljnja testiranja, ali možemo reći da smo korak bliže zamjeni vodika kao sirovine za gorive članke.
“Od svih katalizatora za oksidaciju alkohola u alkalnom mediju, ovaj koji smo pripremili je najbolji do sada”, rekao je Apparao Rao, osnivač CNI-ja i profesor fizike R. A. Bowen na College of Science.
Ekološki prihvatljivo i održivo
Gorivne ćelije generiraju električnu energiju kemijskom reakcijom umjesto izgaranjem. Koriste se za pogon vozila, zgrada, prijenosnih elektroničkih uređaja i rezervnih energetskih sustava.
Vodikove gorive ćelije su vrlo učinkovite i ne proizvode stakleničke plinove. Dok je vodik najčešći kemijski element u svemiru, on mora biti izveden iz tvari kao što su prirodni plin i fosilna goriva jer se prirodno na Zemlji pojavljuje samo u obliku spojeva s drugim elementima u tekućinama, plinovima ili krutim tvarima.
Proces ekstrakcije povećava troškove vodikovih gorivnih ćelija i utjeće na okoliš.
Osim toga, vodik koji se koristi u gorivnim ćelijama je komprimirani plin, što je izazov za skladištenje i transport. Etanol, alkohol napravljen od kukuruza ili drugih poljoprivrednih namirnica, sigurniji je i lakši za transport od vodika jer je tekućina.
“Da bismo ga učinili komercijalnim proizvodom u kojem možemo napuniti naše spremnike etanolom, elektrode moraju biti vrlo učinkovite”, rekao je Lakshman Ventrapragada, bivši Raoov student koji je radio kao znanstveni asistent na CNI-u i bivši je student SSSIHL-a.
“Istovremeno, ne želimo vrlo skupe elektrode ili sintetičke polimerne supstrate koji nisu ekološki prihvatljivi jer to narušava cijelu svrhu. Željeli smo napraviti nešto ekološki prihvatljivo za proces generiranja i izradu samih gorivih članaka.”
Gorivne ćelije naširoko koriste platinu kao katalizator. Ali platina može biti otrovna radi svojih međuprodukata kao što je ugljični monoksid, rekao je Ventrapragada. Također je skupa.
Strukturna jedinstvenost
Istraživači su zato koristili zlato kao katalizator. Umjesto korištenja provodljivih polimera, metalno-organskih okvira ili drugih složenih materijala za taloženje zlata na površini elektrode, istraživači su koristili kurkumin zbog njegove strukturne jedinstvenosti.
Kurkumin se koristi za ukrašavanje zlatnih nanočestica kako bi ih stabilizirao, tvoreći poroznu mrežu oko nanočestica. Istraživači su taložili nanočesticu zlata i kurkumina na površinu elektrode uz 100 puta nižu električnu struju nego u prethodnim istraživanjima.
Bez kurkuminske prevlake, nanočestice zlata se aglomeriraju, smanjujući površinu izloženu kemijskoj reakciji, rekao je Ventrapragada.
“Bez ovog premaza kurkumina, izvedba je loša”, rekao je Rao. “Potreban nam je ovaj premaz za stabilizaciju i stvaranje poroznog okruženja oko nanočestica, a onda one rade super posao s oksidacijom alkohola.
Šira upotreba
Ali istraživanje bi moglo imati šire implikacije od poboljšanih gorivnih ćelija. Jedinstvena svojstva elektrode mogla bi se poslužiti budućim primjenama u senzorima, superkondenzatorima i još mnogo toga, rekao je Ventrapragada.
U suradnji s istraživačkim timom SSSIHL-a, Raov tim testira elektrodu kao senzor koji bi mogao pomoći identificirati promjene u razini dopamina. Dopamin je uključen u poremećaje poput Parkinsonove bolesti i poremećaja pažnje i hiperaktivnosti.
Kada su članovi istraživačkog tima testirali uzorke urina dobivene od zdravih dobrovoljaca, mogli su izmjeriti dopamin do odobrenog kliničkog raspona ovom elektrodom koristeći isplativu metodu u usporedbi sa standardnim metodama koje se danas koriste, rekao je Rao.
“U početnim fazama projekta nismo zamišljali druge primjene koje bi kurkumin obložen zlatom mogao podržati. Međutim, prije kraja pokusa oksidacije alkohola, bili smo prilično uvjereni da su moguće i druge primjene”, rekao je Ventrapragada.
“Iako nemamo potpuno razumijevanje onoga što se događa na atomskoj razini, sigurno znamo da kurkumin stabilizira nanočestice zlata na način da se može koristiti u drugim aplikacijama.”
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr
Izvori:
