Az új áttörés átírhatja a hidrogéntermelés szabályait

Erre utal többek között az, hogy a kutatók most először figyelték meg részletesen, hogyan nőnek fémkristályok egy másik olvadt fém belsejében, ráadásul mindezt élőben, speciális röntgentechnikával. Ehhez a folyamathoz hasonló jelenség figyelhető meg, amikor a forró vízben feloldott cukor kihűl, majd tiszta cukorkristályokat növeszt, míg a szennyeződések a folyadékban maradnak. Ilyen varázslatot fémekkel nyilván nem lehet otthon a konyhában véghezvinni, de laboratóriumi körülmények között egyre több meglepő eredmény születik.

Miért nehéz betekinteni az olvadt fémekbe?

A fémek folyékony állapotban teljesen átlátszatlanok a fény és más elektromágneses hullámok számára, ezért a kristályok növekedését eddig sosem lehetett közvetlenül megfigyelni. Egy másik akadály, hogy az olvadt fémeknek rendkívül nagy a felületi feszültségük: olyan, mintha feszes bőrt húztak volna rájuk, így a kristályokat nem lehet egyszerűen kiszűrni, mint ahogy cukor esetében ki lehet önteni őket egy szűrő segítségével. Régebben csak nagyobb kristályokat sikerült növeszteni, az apró kristályok kialakulását sosem sikerült igazán feltérképezni vagy szabályozni.

Áttörés a röntgenképalkotásban

A megoldást a mikro-CT, vagyis a nagyenergiájú röntgensugárzáson alapuló eljárás jelentette, amellyel keresztmetszeti képeket készítenek az anyagról, majd ezekből háromdimenziós modellt építenek fel mikrométeres pontossággal. Az újabb technológiák már egyre inkább a nanométeres tartományt is elérik. Ennek segítségével a kutatók nemcsak azt látták, hogyan fejlődnek a kristályok, hanem a hűtés sebességét és az oldószert is szabályozhatták, így pontosan nyomon tudták követni, miként változik a kristályok mérete és alakja. Több napon át készítettek ilyen háromdimenziós képeket, részletesen dokumentálva a kristálynövekedés lépéseit.

Új távlatok a hidrogéngyártásban és más iparágakban

Egy további trükk, hogy a növekedés végén elektromos feszültséget vezettek a felszínre: ettől a felületi feszültség szinte teljesen eltűnt, így a folyékony fém könnyedén átszivároghatott a szűrőn, hátrahagyva a tökéletes kristályokat. Az így előállított, optimalizált fémkristályokat sikeresen alkalmazták a vízből történő hidrogénelőállításra. A folytatás még ennél is izgalmasabb: a módszerrel nemcsak kémiai reakciók katalizálásához, akkumulátorokban történő energiatároláshoz vagy fejlett elektronikában lehet újabb anyagokat létrehozni, hanem számos más ipari területen is kiaknázhatják a kutatók.

2025, adminboss, phys.org alapján

Share on Social Media