En gruppe forskere fra DTU har netop udgivet en artikel i det ansete videnskabelige tidskrift Nature Materials, der beskriver en ny katalysator til fremstilling af brintoverilte (H2O2). Katalysatoren gør det muligt at fremstille brintoverilte fra vand og luft og nedsætter dermed energiforbruget meget betydeligt til gavn for miljøet. H2O2 fremstillet på denne måde kan også bruges til at skaffe rent drikkevand i katastrofeområder eller tredjeverdens lande. Opfindelsens vigtighed understreges af, at den er kommet på forsiden af Nature Materials.
Hvert år produceres der næsten fire millioner tons brintoverilte (H2O2), primært til blegning af papir, tøj og træ samt til rensning af forurenet vand. H2O2 fremstilles ved skiftevis at hydrogenere og oxidere molekylet Anthraquinone (C14H8O2). Processen kræver meget energi og kan derfor kun ske i meget store anlæg. Det betyder høje priser og lang transport, når brintoverilten skal sendes ud til forbrugerne.
Miljøvenlig fremstillingsmetode
I årevis har forskere derfor søgt efter mere effektive metoder til at producere brintoverilte. En mulighed er at anvende elektrokemiske metoder, der kræver et bestemt materiale, en katalysator, som er i stand til at konvertere ilt og hydrogen til brintoverilte. Nu har en gruppe forskere fra DTU Fysik og DTU Cen udviklet en katalysator, der er mere end tyve gange bedre end de eksisterende. Den nye katalysator gør det muligt at fremstille brintoverilte fra vand og luft i små, lokale anlæg og med lavt energiforbrug til gavn for forbrugere og miljø. Den nye produktionsmetode betyder også mange nye anvendelsesmuligheder for H2O2, lige fra mælkekonservering til vandrensning i fjerntliggende regioner.
Læs mere om forskningen bag det nye resultat
H2O2-produktion kan ske lokalt
Den nye katalysator består af nanopartikler af platin med et ultratyndt lag kviksølv (Hg) oven på. Normalt regnes kviksølv for et meget giftigt materiale, men da laget kun er et atom tykt og kraftigt bundet til platin er den giftige effekt forsvindende lille. I modsætning til den nuværende fremstilling af H2O2, der foregår i kæmpestore, centralt liggende anlæg, fungerer Hg-platinkatalysatoren i en brændselscelle, der laver brintoverilte ud fra blot vand og luft. Udover det lavere energiforbrug betyder det også, at produktionen kan ske i langt mindre anlæg tættere på der, hvor produktet skal anvendes, eksempelvis fabrikker eller søer og vandløb.
Sådan gjorde forskerne
I et frugtbart samarbejde mellem flere forskere, herunder både eksperimentalister og teoretikere (hvilket i øvrigt er en af dansk forsknings styrker) udviklede ideen sig til den nye katalysator. Platin er allerede kendt som en fantastisk god katalysator til mange kemiske processer. Under fremstillingen af H2O2 lider den imidlertid under den ulempe, at den alt for let omdanner H2O2 til vand (H2O). Teoretikerne kunne imidlertid regne sig frem til, at en legering af platin og kviksølv kunne rette op på dette problem.
Herefter påbegyndte eksperimentalisterne arbejdet med at fremstille og afprøve den foreslåede katalysator. Allerede under fremstillingen ventede den første glædelige overraskelse: I modsætning til andre platinlegeringer, som kan være meget vanskelige at fremstille i de ønskede små nanopartikler (jo mindre partikler, des højere katalytisk aktivitet), lagde kviksølv sig i et nydeligt tyndt lag oven på de små platinpartikler. Næste gode nyhed var, at Hg-platinpartiklerne viste sig at katalysere dannelsen af brintoverilte ti gange bedre end nogen eksisterende katalysator!
Læs artiklen i Nature Materials