Do wspomnianych trudności zalicza się przede wszystkim wysokie koszty produkcji wodoru oraz niewielkie możliwości pozyskiwania go na odpowiednio dużą skalę. Jedno pokrywa się po części z drugim, a efekt końcowy jest do przewidzenia: wodór, w szczególności ten zielony, ma bardzo niewielki udział w rynku paliwowym.
Czytaj też: Ten materiał wychodzi poza trzy wymiary. Niesamowite osiągnięcie naukowców prowadzi do kwantowej rewolucji
Z potencjalnym rozwiązaniem przychodzą naukowcy z Korei Południowej i Stanów Zjednoczonych. To właśnie oni proponują, by do pozyskiwania wodoru wykorzystać wodę. Jej rozszczepianie byłoby dość osobliwym sposobem, ponieważ obecnie wodór pozyskuje się głównie przez spalanie gazu ziemnego. Takie podejście nie ma jednak większego sensu, ponieważ dostawy gazu ziemnego są ograniczone, a w toku całego procesu powstaje dwutlenek węgla.
Ten ostatni jest przecież powodem, dla której zachodzi cała zielona transformacja. Ludzkość, chcąc ograniczyć tempo postępowania zmian klimatu, próbuje przechodzić na odnawialne źródła energii. Dzięki nim emisje są niższe, lecz nie da się ukryć, że obecne starania są zbyt wąsko zakrojone, aby dało się odczuć ich skutki w skali globalnej.
Wodór produkowany proponowanym sposobem może być pozyskiwany wydajniej niż do tej pory
Mając wydajny sposób na produkcję wodoru można byłoby nieco przyspieszyć zieloną transformację. Może pomóc w tym fotoelektrochemiczne rozszczepianie wody. Problemem w tym zakresie pozostawała dotychczas optymalizacja technologii pod kątem wydajności i skalowalności oraz opracowanie opłacalnych systemów. Jak przekonują autorzy publikacji zamieszczonej na łamach Advanced Energy Materials, dzięki ich pomysłowi może się to zmienić.
To właśnie oni zaprojektowali wydajne fotoanody wykorzystujące perowskity halogenków metaloorganicznych do rozszczepiania wody metodą fotoelektrochemiczną. Cały sekret tkwi w wykorzystaniu energii słonecznej do rozszczepiania wody na wodór i tlen. Gdy fotony wchodzą w interakcje z fotoanodami, rozpoczyna się reakcja, za sprawą której cząsteczki wody reagują na fotony poprzez kontrolowaną i selektywną dysocjację. W ten sposób zachodzi powstawanie wodoru i tlenu. Zjawisku temu, co istotne, nie towarzyszą emisje gazów cieplarnianych, takich jak dwutlenek węgla czy metan.
Czytaj też: Mamy przełom! Wynaleziono sposób na produkcję paliwa do reaktorów fuzyjnych
Naukowcy natrafili na inne trudności, między innymi w postaci strat wywoływanych rekombinacją niepromienistą i powolną kinetyką reakcji. Skutkowało to spadkami wydajności całego procesu. Rozwiązaniem okazało się wykorzystanie fotoanod wykorzystujących perowskity halogenków metaloorganicznych. Zastosowali również materiał o właściwościach katalitycznych, dzięki któremu wzrosło tempo, w jakim woda jest przekształcana w tlen. Koniec końców członkowie zespołu badawczego ogłosili, że ich fotoanody osiągnęły rekordową wydajność 12,79 procent.
