Портативні паливні елементи, джерелом електроенергії яких є етанол незабаром можуть стати реальними завдяки новому каталізатору, що руйнує міцні зв’язки всередині молекули, вивільняючи таким чином електрони і виробляючи електроенергію. Такі паливні елементи зможуть замінити батареї в ноутбуках та мобільних телефонах, а з часом зможуть бути використані  і для живлення електродвигунів автомобілів.

Паливні елементи на основі етанолу можуть стати набагато більш ефективними, ніж традицйні етанолові двигуни. Також вони можуть стати більш практичними, ніж водневі паливні елементи, оскільки етанол легше зберігати та транспортувати. Проте досі розробники не могли створити хорошого каталізатора для окислення етанолу, що зробило би створення таких паливних елементів можливим.

Попередні каталізатори перетворювали етанол у оцтову кислоту та ацетальдегід. Такий процес вивільняє всього декілька електронів на молекулу спирту, виробляючи при цьому слабкий струм. Подальший розклад етанолу до вуглекислого газу міг би вивільнити значно більгшу кількість електронів (в загальному 12 електронів на молекулу етанолу), генеруючи при цьому високий струм, проте для цього необхідно зруйнувати міцний хімічний зв’язок між двома атомами вуглецю. Для його руйнування розробники мусили застосовувати високу напругу, що робило весь процес неефективним: майже вся напруга, вироблена окисленням етанолу використовувалась для підтримання реакції.

Новий каталізатор, розроблений дослідниками із Брукхевенської Національної Лабораторії (Brookhaven National Laboratory), руйнує зв’язок між молекулами вуглецю  без високої напруги, ефективно вивільняючи таку кількість електронів, що здатні виробляти струм у 100 разів вищий ніж той, що генерувався іншими каталізаторами. Наступним кроком буде включити каталізатор в склад паливного елементу таким чином, щоб його продуктивність могла бути порівняна із іншими каталізаторами у паливних елементах, повідомляє Браян Півовар, вчений із Національної Лабораторії Відновлюваної Енергії (National Renewable Energy Laboratory, Golden, CO).

Щоб виготовити каталізатор, мініатюрні скупчення платини та родію були поміщені на наночастинки оксиду олова. У попередніх дослідженнях родій показав здатність руйнвати зв’язки між атомами вуглецю, проте лише при випаровуванні за високих температур та надвисокого вакууму. Поєднання родію із оксидом олова дозволило руйнування цих зв’язків у твердому агрегатному стані та при порівняно низьких температурах, необхідних для портативних паливних елементів. Платина грає ключову роль у виробництві протонів та електронів із водневих атомів етанолу.

Щоб перейти до комерційного використання у паливних елементах, каталізатор ще мусить зазнати значних змін. Окрім проблеми включення каталізатору до складу паливних елементів, та вдосконалення останніх для виробництва електроенергії високої напруги, розробники будуть змушені знайти спосіб зменшити ціну. Родій – один із найбільш дорогих коштовних металів, він навіть дорожчий за платину, тому його слід буде замінити іншим елементом, або вдосконалити технологію для зменшення необхідної кількості родію.

Все ж,  новий каталізатор є вагомим кроком вперед у порівнянні із попередніми спробами. «Руйнування зв’язку вуглець-вуглець при низьких температурах є надзвичайно складною проблемою», каже Енді Херінг (Andy Herring), професор хімічної інженерії (Colorado School of Mines, Golden, CO). «Сам факт руйнування зв’язку новим каталізатором є дуже захоплюючим». Проте він додає «це лише один крок у напрямку мрії створення паливних елементів із прямим використанням етанолу».

На зображенні (вгорі) показано наночастинки оксиду олова, що є основою нового каталізатора для паливних елементів на основі етанолу.