Stop eutektyczny to rodzaj stopu, który łączy dwa lub więcej składników w taki sposób, że krzepnie w niższej temperaturze niż którykolwiek z jego poszczególnych składników; często prowadzi to do ulepszonych właściwości mechanicznych i unikalnej mikrostruktury. Niższa temperatura topnienia oznacza także mniejsze zużycie energii.

Z takiego właśnie eutektycznego stopu reaktywnych metali (którymi są zarówno magnez, jak i wapń) naukowcy z Kochi University of Technology (Japonia) otrzymali metaliczny proszek, wykorzystując sprawdzoną metodę rozpylania gazem. W procesie tym stopiony metal przekształca się w drobne, kuliste cząstki dzięki szybkiemu przepływowi gazu i błyskawicznemu krzepnięciu powstałych kropelek.

Tak otrzymany proszek ma kuliste cząsteczki o średnicy 6–65 mikrometrów, które tylko w niewielkim stopniu reagują z tlenem atmosferycznym.

Wystarczy dodać ów proszek do wody o temperaturze pokojowej (25 st. C), aby w chemicznej reakcji hydrolizy z wody zaczął powstawać wodór.

Dodanie 100 ml wody do 1 g proszku ze stopu Ca-Mg powoduje niemal całkowitą hydrolizę i wysoką produkcję wodoru w krótkim czasie. Po uwzględnieniu pary wodnej, zmierzona objętość wodoru wytwarzanego w ciągu około 10 minut odpowiada około 737–760 ml H2 na gram proszku.

Jeśli woda ma wyższą temperaturę (60 st. C), zwiększa się zarówno szybkość reakcji, jak i jej całkowita wydajność (nawet 835 ml H2/gram).

Wcześniejsze próby uzyskiwania wodoru za pomocą reaktywnych metali dawały mniej korzystne wyniki. Płatki metalicznego wapnia reagują szybko, ale są trudne do kontrolowania; wodorek magnezu MgH2 ma tendencję do zatrzymywania reakcji z powodu tworzenia się gęstej warstwy powierzchniowej wodorotlenku magnezu Mg(OH)2.

Natomiast proszek eutektyczny Ca-Mg rozpylany gazowo łączy w sobie wysoką wydajność, sterowalność, bezpieczeństwo i skalowalność produkcji, co czyni go atrakcyjnym materiałem do praktycznego wytwarzania wodoru.

Jak podkreślają autorzy, metaliczny proszek Ca-Mg jest obiecującym materiałem do przenośnych urządzeń do zasilania wodorem i awaryjnych jednostek zasilających. Dalsze prace będą dotyczyć: możliwości stosowania wody morskiej zamiast zwykłej, stabilności i wydajności po długotrwałym przechowywaniu oraz środków bezpieczeństwa i szacunków kosztów produkcji na większą skalę.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ bar/