Nanosilicium om waterstof te produceren

Nanodeeltjes van silicium kunnen worden gemaakt om onmiddellijk te reageren met water om waterstof te produceren zonder toepassing van warmte, licht of elektriciteit . Waterstofproductie Traditionele technieken om water te splitsen om waterstof te produceren, omvatten elektrolyse, thermolyse en fotokatalyse. Maar bulksilicium dat overvloedig beschikbaar is op aarde kan langzaam reageren met water om waterstof te produceren door twee mol waterstofgas per mol silicium vrij te geven zonder dat er koolstofdioxide vrijkomt. Nanosilicium Silicium nanodeeltjes kunnen vanwege hun hoge oppervlakte tot volumeverhouding waterstof sneller genereren dan bulksilicium vanwege de hoge reactiesnelheid. Onderzoekers van de University at Buffalo (SUNY) in New York hebben deze techniek ontwikkeld. Nanodeeltjes met een grootte van 10 nm kunnen bijvoorbeeld in minder dan een minuut waterstof produceren, wat 1000 keer sneller is in het produceren van waterstof dan bulksilicium, en nanodeeltjes met een diameter van 100 nm kunnen in 45 minuten worden geproduceerd. Tijdens de waterstofproductiereactie verminderen de 10 nm siliciumdeeltjes in grootte, maar veranderen ze niet van vorm, terwijl de 100 nm deeltjes niet uniform in grootte verminderen, maar holle schalen of capsules vormen met wanden van enkele monolagen silicium die dan de water-siliciumreactie vertragen door de vorming van een extra laag waardoor de reactanten moeten diffunderen. Toepassingen Volgens de onderzoekers kan deze technologie worden gebruikt voor het aandrijven van kleine draagbare apparaten en zou in de toekomst zelfs omvangrijke benzine- of dieselgeneratoren kunnen vervangen, en een typische siliciumgenerator zou een kleine waterstofbrandstofcel en enkele plastic cartridges van silicium nanopoeder kunnen omvatten, waaraan water worden toegevoegd wanneer dat nodig is, om energie te produceren. De algehele efficiëntie van waterstofproductie zou behoorlijk concurrerend kunnen zijn met primaire batterijen en andere bronnen van draagbare energie. Nanoballonnen Ook kunnen holle nanoballonnen worden geproduceerd door reactie van de grotere siliciumdeeltjes door te mengen met andere materialen zoals alkalihydriden om anoden voor lithium-ionbatterijen te maken. Alkalimetaalhydriden reageren met water om waterstof vrij te maken en produceren alkalimetaalhydroxiden zoals natriumhydroxide dat nodig is om de siliciumreactie met water te katalyseren door ze stabiel te maken dankzij de coating van silicium nanodeeltjes.