Katalizatory na bazie szpinaku mogą wydajniej zasilać ogniwa paliwowe niż tradycyjne katalizatory platynowe. Do takich wniosków doszli naukowcy z Uniwersytetu Amerykańskiego podczas eksperymentów - podaje magazyn IEEE Spectrum.

Kiedy Shuzhong Zou i grupa naukowców z Wydziału Chemii Uniwersytetu Amerykańskiego zdecydowali się spróbować użyć szpinaku do poprawy wydajności ogniw paliwowych, byli zaskoczeni, jak dobrze to działa. W swoich eksperymentach weryfikacji koncepcji wykorzystali szpinak kupiony w lokalnych supermarketach do wytworzenia katalizatora bogatego w węgiel, który można wykorzystać w ogniwach paliwowych i bateriach metalowo - powietrznych.

Szpinak jest stosowany jako prekursor wysokowydajnych katalizatorów wymaganych do reakcji redukcji tlenu (ORR) w ogniwach paliwowych. Tradycyjnie do takich celów stosowano katalizatory na bazie platyny.

Jest to jednak nie tylko bardzo drogie i trudno dostępne, ale w pewnych warunkach może prowadzić do zatrucia chemicznego. To skłoniło naukowców do zbadania katalizatorów węglowych opartych na biomasie. Okazało się jednak, że nie jest to takie łatwe.

„Mieliśmy szczęście, że wybraliśmy szpinak” - przyznaje Zou, „ze względu na wysoką zawartość żelaza i azotu”.

Zou i jego zespół z pewnością nie byli pierwszymi, którzy odkryli elektrochemiczne cuda szpinaku, chociaż inne badania wykorzystywały zieleninę liściastą do innych celów. Na przykład w badaniu z 2014 r. węgiel aktywny został zebrany ze szpinaku w celu wytworzenia elektrod kondensatorów, a w późniejszym artykule nanokompozyty na bazie szpinaku uznano za fotokatalizatory.

Szpinak oprócz tego, że jest bogaty w żelazo i azot (oba ważne dla reakcji redukcji tlenu), jest łatwo dostępny. Można go szybko wyhodować i jest „zdecydowanie tańszy niż platyna”.

Przygotowanie katalizatora ze szpinaku na pierwszy rzut oka wygląda podejrzanie jak przepis na smoothie. Polega na umyciu świeżych liści, pozyskania soku i liofilizuj. Ten liofilizowany sok jest następnie proszkowany, do którego dodaje się melaminę jako katalizator azotowy. Sole, tj. chlorek sodu i chlorek potasu, są również dodawane w celu utworzenia porów, które zwiększają powierzchnię dostępną dla reakcji.

Wydajny katalizator oznacza szybszą i bardziej wydajną reakcję. W przypadku ogniw paliwowych może to zwiększyć moc wyjściową akumulatorów. Pomaga w tym porowatość nanoszeregów. Dodatek soli pomaga w tworzeniu maleńkich otworów, które umożliwiają przenikanie tlenu do materiału, a nie tylko do powierzchni zewnętrznych.

Kolejnym czynnikiem, który pozytywnie wpłynął na ocenę szpinaku, był fakt, że jest to odnawialne źródło biomasy. Naukowcy mają nadzieję, że jej rozwój, który wciąż wymaga przetestowania, pomoże zmniejszyć ślad węglowy.