Solarni vodonik se sad može proizvoditi efikasno bez metala platine

Istraživački tim pod vođstvom švedskog Univerziteta Čalmers predstavio je novi način za proizvodnju vodoničnog gasa bez oskudnog i skupog metala platine.

Koristeći Sunčevu svetlost, vodu i sićušne čestice električno provodne plastike, istraživači pokazuju kako vodonik može biti proizveden efikasno, održivo i jeftino.

Preporučujemo

Vodonik igra ključnu ulogu u globalnoj potrazi za obnovljivom energijom. Iako njegova upotreba proizvodi samo vodu kao nusproizvod, postoje značajni izazovi koje treba prevazići pre proizvodnje vodonika u velikim količinama i na ekološki prihvatljiv način.

Jedan veliki problem je upotreba metala platine kao katalizatora kad se Sunčeva svetlost i voda koriste za proizvodnju vodonika. Količine platine na Zemlji su ograničene, a ekstrakcija je povezana sa rizicima po životnu sredinu i ljudsko zdravlje. Štaviše, proizvodnja je koncentrisana u samo nekoliko zemalja, poput Južnoafričke Republike i Rusije.

Nova studija pokazuje kako solarna energija može biti upotrebljena za efikasnu proizvodnju vodoničnog gasa – i to potpuno bez platine.

Proces uključuje sićušne čestice električno provodne plastike. Potopljene u vodu, ove čestice reaguju i sa Sunčevom svetlošću i sa svojim okruženjem.

„Razvoj efikasnih fotokatalizatora bez platine je dugogodišnji san u ovoj oblasti. Primenjujući napredni dizajn materijala na čestice provodne plastike, možemo efikasno i održivo proizvoditi vodonik bez platine – po drastično nižoj ceni i sa učinkom koji može čak nadmašiti sisteme na bazi platine“, kažu istraživači.

Eliminacija problema vode

Ključ novog pristupa je u naprednom dizajnu materijala električno provodne plastike. Ovaj tip plastike, poznat kao konjugovani polimeri, efikasno apsorbuje svetlost, ali je obično manje kompatibilan sa vodom.

Podešavajući svojstva materijala na molekularnom nivou, istraživači su učinili materijal mnogo kompatibilnijim sa vodom.

„Takođe smo razvili način da plastiku oblikujemo u nanočestice koje mogu poboljšati interakcije sa vodom i podstaći proces svetlost-vodonik. Poboljšanje dolazi od labavije upakovanih, hidrofilnijih polimerskih lanaca unutar čestica“.

U reaktoru u hemijskoj laboratoriji, mehurići vodoničnog gasa mogu se lako videti golim okom dok se formiraju – što pokazuje da se fotokataliza dešava efikasno.

Kad se lampa sa simuliranim Sunčevim svetlom usmeri na posudu sa vodom koja sadrži nanočestice, mali mehurići vodoničnog gasa gotovo odmah počinju da se formiraju i izdižu. Mehurići se sakupljaju i sprovode kroz cevi u kontejner, a količina proizvedenog gasa može se pratiti u realnom vremenu.

„Sa samo jednim gramom polimernog materijala možemo proizvesti 30 litara vodonika za jedan sat“, kažu istraživači.

Štaviše, nedavno je pokazano da se električno provodna plastika može proizvoditi i bez upotrebe štetnih hemikalija i na mnogo isplativiji način.

Izbegavanje još jednog skupog sastojka – vitamina C

Sledeći veliki korak biće da se proces učini funkcionalnim samo pomoću Sunčeve svetlosti i vode, bez dodavanja pomoćnih hemikalija.

Trenutno se koristi vitamin C, koji deluje kao tzv. žrtveni antioksidans. Donirajući elektrone, sprečava zaustavljanje reakcije, što u laboratoriji može pokazati visoke stope proizvodnje vodonika.

Da bi se dobio zaista održiv solarni vodonik, cilj je da se molekuli vode razdvoje na vodonik i kiseonik simultano, sa Sunčevom svetlošću i vodom kao jedinim ulaznim komponentama.

„Uklanjanje potrebe za platinom u ovom sistemu je važan korak ka održivoj proizvodnji vodonika za društvo. Sad počinjemo da istražujemo materijale i strategije usmerene na postizanje razdvajanja vode bez aditiva. To će zahtevati još nekoliko godina, ali verujemo da smo na pravom putu“, kažu istraživači.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)