Кремнієві наночастинки стають перспективним джерелом водню для паливних елементів
Дослідники з університету Буффало виготовили сферичні кремнієві наночастинки, які у разі контакту з звичайною водою стають джерелом водню, що є паливом для водневих паливних елементів, що виробляють електричну енергію. Коли кремній входить в контакт з водою, починається хімічна реакція, яка не потребує світла і підведення зовнішньої енергії, в ході якої виходить газоподібний водень і кремнієва кислота, що є нетоксичним побічним продуктом. Проведені експерименти показали, що отриманий таким способом водень досить чистий і навіть невеликої кількості кремнію достатньо для приведення в дію паливного елемента, що живить двигун невеликого вентилятора.
Згідно проведених досліджень і експериментів, швидкість виробництва водню залежить від розмірів кремнієвих наночасток. Частинки, діаметром 10 нанометрів, виробляли один і той же об'єм водню в тисячу разів швидше, ніж кристалічний кремній, і в 150 разів швидше, ніж частинки діаметром 100 нанометрів. Такі "швидкісні" властивості дрібних наночастинок дозволять створити генератори водню, які будуть виробляти кількість газу, точно відповідає його витраті паливним елементом.
"Вже давно відомо, що водень можна швидко одержувати від реакції води і кремнію, який є одним з найбільш поширених хімічних елементів на земній кулі" - розповідає Фолэрин Эрогбогбо (Folarin Erogbogbo), один з дослідників, - "Водень зараз розглядається як основний кандидат на роль палива майбутнього, але в даний час проблема безпечного зберігання водню стоїть дуже гостро і ще не знайдено жодного відповідного рішення. Використання кремнієвих наночасток дозволить позбутися необхідності зберігання водню, виробляючи його по мірі необхідності, що дозволить впроваджувати водневу енергетику в деяких областях вже прямо зараз".
Згідно з інформацією, опублікованою дослідниками, висока швидкість реакції кремнію і води є наслідком високої площі контакту сферичних наночастинок з водою. При розмірах наночастинок близько 10 нанометрів їх форма є майже ідеально сферичної, при виготовленні великих розмірів наночастинок їх форма починає спотворюватися, що призводить до суттєвого зменшення площі поверхні контакту, яка визначає швидкість хімічної реакції. "Ця технологія, до якої як не можна краще підходить слоган "додай води", є ідеальним варіантом для створення малогабаритних джерел живлення портативних електронних пристроїв" - стверджує Парас Прасад (Paras Prasad), дослідник з університету Буффало.
Звичайно, використання кремнію в якості джерела водню є і негативна сторона. Для виробництва дрібних кремнієвих наночасток потрібна велика кількість часу, енергії і сировини, що робить їх досить дорогим матеріалом. Тому можна і не замислюватися про наповнення бака автомобіля кремнієвої пилом замість палива, принаймні, найближчим часом. Але така технологія може знайти застосування в ситуаціях, коли мобільність, малі габарити і вагу більш важливі, ніж вартість. Наприклад, в наукових експедиціях і при проведенні військових операцій.
"Можливо, що в недалекому майбутньому, замість того, щоб тягнути на собі бензиновий генератор з запасом палива та акумуляторні батареї до пункту призначення, буде достатньо доставити туди лише водневий паливний елемент, який має менші габарити і вагу, ніж генератор, і захопити з собою пластикові патрони з кремнієвим нанопорошком, змішаним з активатором" - так вчені змальовують подальші перспективи розробленої ними технології, - "Від паливного елемента ми зможемо підключити супутниковий зв'язок, GPS, ноутбук і освітлення. А у разі необхідності можна використовувати виділяється зайве тепло для обігріву та приготування їжі".