Shkencëtarët janë afër prodhimit të karburantit nga uji i ndotur

Shkencëtarët e Institutit Politeknik Worcester (WPI) kanë ndërmarrë një hap të rëndësishëm drejt vizionit të tyre për zhvillimin e një materiali që heq ure nga uji dhe ka potencialin për ta kthyer atë në gaz hidrogjen. Hulumtimi udhëhiqet nga profesori i inxhinierisë kimike Xiao Wei Teng, i cili paraqiti një zgjidhje premtuese për një sfidë të gjatë në elektrolizën e uresë. Ureja është një pleh bujqësor i zakonshëm i pasur me azot dhe është gjithashtu një nënprodukt i metabolizmit njerëzor dhe përbën një sfidë mjedisore kur është e pranishme në sasi të tepërt në ujë. Rrjedhja bujqësore dhe shkarkimi i ujërave të zeza të pasura me ure kontribuojnë në lulëzimin e dëmshëm të algave dhe zona të vdekura hipoksi, të cilat ndikojnë negativisht në mjedisin ujor dhe shëndetin e njeriut. Megjithatë, vetitë unike të uresë, të tilla si natyra e saj jotoksike, tretshmëria e lartë në ujë dhe përmbajtja e konsiderueshme e hidrogjenit, e bëjnë atë një kandidat të mundshëm për ruajtjen dhe prodhimin e hidrogjenit. Një dobësi në përdorimin e uresë për prodhimin e hidrogjenit është mungesa e elektrokatalizatorëve të lirë dhe me efikasitet të lartë, të cilët oksidojnë në mënyrë selektive ure në vend të ujit. Teng dhe ekipi i tij në WPI e trajtuan këtë sfidë dhe krijuan elektrokatalizatorë të përbërë nga atome të nikelit dhe kobaltit që ndërveprojnë në mënyrë sinergjike me struktura unike elektronike. Ekipi u fokusua në oksidet homogjene të nikelit dhe kobaltit dhe zbuloi se përshtatja e strukturave elektronike unike me speciet dominuese Ni2+ dhe Co3+ ishte çelësi për rritjen e aktivitetit elektrokimik dhe selektivitetit për oksidimin e uresë. “Ky konfigurim elektronik është një faktor kyç në përmirësimin e selektivitetit të oksidimit të uresë, pasi vërejmë se valenca më e lartë e nikelit, si Ni3+, ndihmon në krijimin e një reagimi të shpejtë me një rrymë të fortë dalëse, megjithatë, pjesa më e madhe e rrymës është për shkak të oksidimit të padëshiruar të ujit, “tha Teng. Simulimet kompjuterike të kryera nga profesor Aaron Deskins mbështesin gjetjet eksperimentale dhe tregojnë se përzierja homogjene e oksideve dhe hidroksideve të nikelit dhe kobaltit lehtëson rishpërndarjen e elektroneve, duke optimizuar katalizatorët për lidhjen me ure dhe molekulat e ujit. Aplikimet e këtij zbulimi janë të mëdha. Ureja është plehrat dhe aditivët kryesorë të azotit për ushqim që është prodhuar komercialisht për dekada. Vetëm në vitin 2021 janë prodhuar 180 tonë. Gjetjet e ekipit mund të çojnë në një revolucion në mënyrën se si përdoret ureja, jo vetëm për të prodhuar karburant hidrogjen nga ujërat e zeza, por edhe për të kontribuar në qëndrueshmërinë afatgjatë të sistemeve ekologjike. Hulumtimi hap mundësi të reja për lidhjen ujë-energji, duke ofruar një qasje miqësore me mjedisin për trajtimin e ujit dhe prodhimin e hidrogjenit.