Μια νέα ερευνητική προσέγγιση αξιοποιεί τις μηχανικές δονήσεις για την παραγωγή υδρογόνου και υπεροξειδίου του υδρογόνου από το νερό, ανοίγοντας τον δρόμο για εφαρμογές που θα μπορούσαν στο μέλλον να χρησιμοποιούν ακόμη και την ενέργεια των κυμάτων.
Η ομάδα του καθηγητή Sai Kishore Ravi από το City University of Hong Kong παρουσίασε δύο μελέτες που βασίζονται στην αναδυόμενη τεχνολογία της πιεζοσύνθεσης.
Η μέθοδος αξιοποιεί πιεζοηλεκτρικά υλικά, τα οποία όταν παραμορφώνονται από μηχανικές δονήσεις δημιουργούν ηλεκτρικά φορτία. Τα φορτία αυτά μπορούν στη συνέχεια να κατευθυνθούν ώστε να προκαλέσουν χημικές αντιδράσεις στο νερό.
Παραγωγή υδρογόνου με 16 φορές μεγαλύτερη απόδοση
Ένα από τα βασικά προβλήματα της τεχνολογίας είναι ότι τα φορτία μπορούν να επανασυνδεθούν πριν φτάσουν στις επιφάνειες όπου πραγματοποιούνται οι χημικές αντιδράσεις. Για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, οι ερευνητές τροποποίησαν ένα πιεζοηλεκτρικό υλικό με βάση τον σιδηροβισμούθιο, χρησιμοποιώντας ελεγχόμενη πρόσμιξη και καταλύτες.
Με τον τρόπο αυτό κατάφεραν να βελτιώσουν τη μεταφορά και την αξιοποίηση των φορτίων, αυξάνοντας την παραγωγή υδρογόνου κατά 16 φορές σε σύγκριση με το αρχικό υλικό. Η προσέγγιση θα μπορούσε να συμβάλει στην ανάπτυξη καθαρότερων μεθόδων παραγωγής καυσίμων.
Υπεροξείδιο του υδρογόνου για καθαρότερο νερό
Σε δεύτερη μελέτη, η ομάδα ανέπτυξε ένα σύστημα με βάση μια πολυστρωματική δομή βισμουθίου-τιτανίου, η οποία παράγει υπεροξείδιο του υδρογόνου όταν υποβάλλεται σε μηχανικές δονήσεις.
Το σύστημα έφτασε σε ρυθμό παραγωγής 5.890 μmol g⁻¹ h⁻¹, χωρίς την προσθήκη βοηθητικών χημικών ουσιών. Το παραγόμενο υπεροξείδιο του υδρογόνου χρησιμοποιήθηκε για την αποδόμηση ρύπων και την αδρανοποίηση βακτηρίων, δείχνοντας πιθανές εφαρμογές στην επεξεργασία νερού.
Από τους υπερήχους στα κύματα της θάλασσας
Οι ερευνητές υπογραμμίζουν ότι και οι δύο εφαρμογές βασίζονται στην ίδια αρχή – τον έλεγχο των φορτίων που δημιουργούνται από τις δονήσεις και την κατεύθυνσή τους προς τις επιφάνειες όπου πραγματοποιούνται οι χημικές αντιδράσεις.
Μέχρι σήμερα, τα πειράματα βασίζονται κυρίως σε ελεγχόμενες δονήσεις υπερήχων. Το επόμενο βήμα είναι η αξιοποίηση φυσικών δονήσεων, όπως εκείνες που προκαλούνται από τα κύματα της θάλασσας.
Η ερευνητική ομάδα εξετάζει ήδη πλωτές καταλυτικές πλατφόρμες που θα μπορούσαν να αξιοποιούν την κίνηση των κυμάτων. Σε μια τέτοια εφαρμογή, η μηχανική ενέργεια του θαλάσσιου περιβάλλοντος θα μπορούσε να μετατρέπεται σε καθαρά καύσιμα, χρήσιμες χημικές ουσίες και τεχνολογίες περιβαλλοντικής αποκατάστασης.
