Шпинат, зеленый листовой овощ, может выступать в качестве катализатора реакции восстановления кислорода в топливных элементах и металлически-воздушных батареях, которые вскоре могут питать автомобили и некоторые типы военной техники.
В исследовании , опубликованном в журнале ACS Journal, исследователи из Американского университета в Вашингтоне, округ Колумбия, превратили шпинат в углеродные нанолисты и использовали его для запуска процесса реакции восстановления кислорода, который имеет решающее значение для питания топливных элементов и металл-воздушных батарей.
Обычно процесс восстановления кислорода замедляется и ограничивает энергию, вырабатываемую топливными элементами и металл-воздушными батареями. Чтобы ускорить высвобождение энергии, должен быть катализатор, который ускорит весь процесс. Обычными формами катализатора являются материалы на основе платины, которые, в свою очередь, представляют опасность для окружающей среды.
С другой стороны, углеродные нанолисты, изготовленные из шпината, могут повысить устойчивость использования энергии. Питательные вещества, содержащие железо и азот, содержащиеся в листовых овощах, являются лучшей альтернативой материалам на основе платины, поскольку они являются органическими. В то же время шпинат в природе богат. Растет везде, даже при низких температурах.
«Эта работа предполагает , что устойчивые катализаторы могут быть сделаны для реакции восстановления кислорода из природных ресурсов,» сказал Shoungzhong Цзо, профессор химии в университете и ведущий автор исследования, в пресс — релизе .
«Испытанный нами метод позволяет производить высокоактивные катализаторы на углеродной основе из шпината, который представляет собой возобновляемую биомассу. Фактически, мы считаем, что он превосходит коммерческие платиновые катализаторы как по активности, так и по стабильности. Катализаторы потенциально применимы в водородных топливных элементах и металл-воздушных батареях », — добавил ведущий автор.
Превращение шпината в углеродные нанолисты — материал, похожий на бумагу, который в тысячу раз тоньше, чем прядь волос, не требует сложного процесса. Процесс включает только стандартную стирку, приготовление сока и сублимационную сушку.
После высыхания ученые вручную измельчают шпинат до состояния мелкого порошка. Команда улучшила измельченный материал дополнительным азотом. Эксперименты с окончательным результатом показали, что углеродные нанолисты на основе шпината работают лучше, чем катализаторы на основе платины, сообщила команда.
Теперь команда хочет протестировать углеродные нанолисты на основе шпината в прототипах автомобилей и топливных элементах. Двигаясь вперед, команда надеется повторить свои открытия на некоторых растениях и других экологически чистых материалах.