Napsütéssel állítanak elő tiszta hidrogént

Az érdem a Texasi Egyetemé: az intézmény kutatói megtalálták a létező legolcsóbb megoldást arra, hogy a vízmolekulákról leválasszák az oxigént. A felfedezés egyelőre nem több néhány kémcsőnél és vezetéknél, mégis az utóbbi idők talán legnagyobb előrelépése afelé, hogy a hidrogén mindenki számára elérhető áron kerüljön az energiamixbe.

A tudósok évtizedek óta keresik a megoldást arra, hogyan lehetne a napenergia felhasználásával alkotóelemeire bontani a vizet, hogy hidrogént mint tiszta energiaforrást állítsanak elő. A frissen publikált tanulmány szerint ez sikerült is. Az eredmény azért is fontos, mert a korábbi kutatások hatékony, de túl drága vagy silány és olcsó módszereivel szemben rendkívül kedvező áron teszi lehetővé vegytiszta hidrogén előállítását.

A sikert majd fél évszázadon át a megfelelő kémiai reakciót garantáló, egyben tartós anyagok megtalálása akadályozta, hiszen ezek hiányában képtelenség széles körben, akár kereskedelmi forgalomban megjelenő eszközt fejleszteni. Olyan anyagok kellenek, amelyek elnyelik a napfényt, de nem mennek tönkre a vízmolekulák hasadása során – húzta alá a tanulmány társszerzője, Edward Yu. Az Elektronikai és Mérnökinformatikai Kar professzora hozzáfűzte: kutatásaik hamar rámutattak, hogy a jó fényelnyelő anyagok instabillá válnak a molekulabomláshoz ideális körülmények között, míg azok, amelyek megfelelnek az utóbbi feltételnek, rosszul gyűjtik a napfényt. Az egyetlen lehetséges kompromisszum az ötvözés volt: például a szilíciumé szilícium-dioxiddal.

A módszer valóban hatékony működéséhez biztosítani kellett az elektronok könnyű áramlását, ami csak néhány nanométernél nem vastagabb szilícium-dioxid-rétegen keresztül lehetséges. Az apró méretek komolyan visszavetik a hatékonyságot, de csak így lehet elkerülni a fényelnyelő anyag romlását, tehát muszáj volt erre megoldást találniuk. A heuréka-pillanat akkor érkezett el, amikor az alumíniumot választották elektromos vezetőnek. Bevonták vele a szilícium-dioxid-réteget, majd az egészet addig melegítették, amíg a könnyűfém nanoméretű tüskéket növesztett, mintegy átszúrva – és tökéletesen át is hidalva – a szilícium-dioxidot.

A kutatók ezzel a módszerrel készítettek vízbontásra alkalmas szerkezetet, amit napfénnyel világítottak meg, majd figyelték, mi történik. Kiderült, hogy a jól szabályozható folyamat remekül oxidálja a vizet, és oxigénmolekulákat szabadít fel, miközben egy másik elektródán hidrogén termelődik. Ekkor már csak egy kulcskérdés maradt: az, hogy a felhasznált anyagok meg tudják-e őrizni a stabilitásukat. Kiderült, hogy igen, még hosszabb működés során is.

A texasi csapat most azon dolgozik, hogy további fejlesztésekkel fokozza a teljesítményt, és kereskedelmi felhasználásra is alkalmassá tegye a technológiát, ami minden eddiginél olcsóbbnak és hatékonyabbnak tűnik. A módszerük ráadásul teljesen zöld – ellentétben a hidrogén-előállítás ma ismert megoldásaival, például a gőz és a metán melegítésével, ami még mindig fosszilis tüzelőanyagoktól függ, és emisszióval jár.

Gábor János, NEW technology

Forrás: Science Daily