ENGINEERINGNET.BE - Om meer groene waterstof te produceren is het ontwerp van efficiënte katalysatormaterialen essentieel. Dit is belangrijk om de snelheid te verhogen van de chemische reactie die waterstof produceert.
Verschillende theoretische onderzoeken toonden al aan dat de magnetische eigenschappen van de katalysator deze efficiëntie en snelheid beïnvloeden. Experimenteel bewijs voor deze verbeteringen was er nog weinig.
Er ontbrak met name bewijs voor de rol van magnetische eigenschappen die er zijn zonder gebruik van externe magnetische velden.
Onderzoekers van UTwente zijn er nu wel in geslaagd dit bewijs te leveren. Zij zetten de magnetische 'spins' van de atomen in de katalysator in dezelfde richting, terwijl de reactie plaatsvond. Deze uitlijning van alle kleine magneetjes verhoogde de reactiesnelheid.
"Hoewel we op fundamentele schaal werken, kan dit onderzoek belangrijk zijn voor efficiënte waterstofproductie", zegt promovenda Emma van der Minne van UTwente.
De onderzoekers gebruikten een eenvoudige aanpak om de magnetische spins af te stemmen terwijl de reactie bezig was.
Van der Minne: "We verlaagden de temperatuur tijdens de reactie. Door de veranderingen in de reactiesnelheid tijdens deze temperatuurverlaging te vergelijken voor twee katalysatoren met verschillende magnetische toestand, ontdekten we dat de activiteit daadwerkelijk wordt verhoogd door deze zogenaamde 'magnetische orde'."
"Dat dit zelfs gebeurt zonder een extern magnetisch veld was voorheen onduidelijk. Ons onderzoek geeft dus nieuwe mogelijkheden om het ontwerp van katalysatoren voor grootschalige waterstofproductie te verbeteren."
Ook ontdekten de onderzoekers dat het toepassen van een extern magnetisch veld de katalysator nog effectiever maakte. De oriëntatie van het externe magnetische veld bleek cruciaal: het moest precies in lijn liggen met de magnetische eigenschappen van het materiaal.
Door te begrijpen hoe het interne en externe magnetisme van invloed zijn op de reacties die betrokken zijn bij de productie van waterstof, is een duurzamere toekomst een stap dichterbij gekomen, aldus UTwente.
