U 2023. godini u Evropskoj uniji proizvedeno je oko 16 milijardi litara biodizela i HVO dizela na bazi kukuruza, uljane repice ili delimično na otpadnim materijama poljoprivredne proizvodnje. Nusproizvod proizvodnje biodizela je glicerol, koji se može koristiti kao gradivni blok za proizvodnju vrednih hemikalija kao što su dihidroksiaceton, mravlja kiselina, gliceraldehid i glikolaldehid putem reakcije oksidacije glicerola (GOR). Glicerol se može elektrohemijski oksidovati u (foto)elektrohemijskim (PEC) reaktorima, koji se trenutno razvijaju posebno za proizvodnju zelenog vodonika.
Međutim, ovaj put u PEC postrojenjima trenutno se još uvek jedva koristi, iako bi mogao značajno povećati ekonomsku efikasnost PEC Pover-to-Ks procesa, pošto oksidacija glicerola zahteva mnogo manje energije nego proizvodnja vodonika kroz vodu. cepanje, ali u isto vreme proizvodi vrednije hemikalije.
Mnoge studije su već istraživale ulogu fotokatalizatora u PEC elektrolizerima, dok uloga elektrolita još nije bila sistematski analizirana. Tim predvođen dr Markom Favarom sa Instituta za solarna goriva sada je otkrio uticaj sastava elektrolita na efikasnost i stabilnost oksidacije glicerola.
Rad tima objavljen je u časopisu Hemijska nauka.
Koristili su PEC ćeliju sa fotoanodama napravljenim od nanoporoznog bizmut vanadata (BiVO 4). Testirali su kisele elektrolite (pH = 2) sa različitim katjonima i anjonima, uključujući natrijum nitrat (NaNO 3), natrijum perhlorat (NaClO 4), natrijum sulfat (Na 2 SO 4), kalijum sulfat (K 2 SO 4) i kalijum fosfat (KP i).
„Naši rezultati su pokazali da BiVO 4 fotoanode najbolje rade u NaNO 3 i da nadmašuju uobičajeno korišćeni Na 2 SO 4 u pogledu fotostruje, stabilnosti i stope proizvodnje visokokvalitetnih proizvoda reakcije oksidacije glicerola“, rezimira Favaro.
Tim je takođe istražio razloge za ovu razliku u performansama. Njihova hipoteza je da veličina jona, njihove različite mogućnosti unošenja/izlaženja soli (Hofmeister serija) i njihov različit pH puferski kapacitet igraju ulogu.
„Sastav elektrolita ima iznenađujuće jasan efekat na efikasnost oksidacije glicerola, i mogli smo da posmatramo ovaj trend i kod bizmut vanadata i kod polikristalnih platinskih anoda“, kaže dr. student Heejung Kong. Ovo podržava pretpostavku da se ovi nalazi generalno mogu primeniti na različite materijale i procese.
Izbor elektrolita je stoga od velikog značaja za efikasnost i stabilnost oksidacije glicerola.
„Naše istraživanje bi moglo da pomogne da se nusproizvodi biomase efikasnije pretvaraju u vredne hemikalije i da se proizvedu vredne hemikalije iz otpadnih materijala uz minimiziranje uticaja na životnu sredinu“, kaže Favaro.
