Pozyskiwanie wodoru stanowi spore wyzwanie, wszak do tej pory większość tego paliwa wytwarzano przy udziale gazu ziemnego czy ropy naftowej. Trudno więc było je uznać za realną, zieloną alternatywę dla innych źródeł energii. Dzięki zjawisku fotokatalizy, czyli reakcji napędzanej światłem słonecznym, autorom najnowszych badań udało się dokonać przełomu w tej sprawie.
Czytaj też: Nowa nadzieja dla lepszego świata. Ruszyły testy silników na odnawialne biopaliwo
Wykorzystany element był tak niewielkich rozmiarów, że nie dałoby się go dostrzec gołym okiem: ma poniżej jednego nanometra. Był to jeden z powodów, dla których nigdy przedtem nie używano go w formie fotokatalizatora. Taki półprzewodnik umożliwił produkcję zielonego wodoru, który może być stosowany na kilka różnych sposobów.
Te obejmują chociażby kwestię zasilania samochodów czy też wykorzystywania w formie składnika dla przemysłu chemicznego. Ale bez metod pozwalających na tanią i wydajną produkcję takiego wodoru, jego dostarczanie będzie mijało się z celem. Właśnie dlatego Koreańczycy postawili na materiał składający się z zaledwie 26 atomów. Jego wykorzystanie w praktyce pokazało, iż bardzo dobrze sprawdza się w kontekście fotokatalizy.
Półprzewodnik opracowany przez inżynierów z Korei Południowej okazał się przydatny w odniesieniu do wytwarzania tzw. zielonego wodoru, powstającego za sprawą fotokatalizy przy udziale światła słonecznego
Testy potwierdziły jego stabilność i skuteczność, a stojący za nimi naukowcy opisują swoje dokonania w Nano Letters. Wykorzystując selenek kadmu, postanowili uporać się z dotychczas największym problemem: bardzo wysoką niestabilnością strukturalną i niezadowalającymi właściwościami elektrycznymi.
Wyjściem z sytuacji okazała się samoczynnie składająca się superstruktura w trójwymiarowej formie. Dzięki poprzecznym wiązaniom inżynierowie byli w stanie zapewnić jej pożądane właściwości, przy jednoczesnym zabezpieczeniu przed degradacją w kontakcie z wodą. Wprowadzone do struktury jony kobaltu przełożyły się natomiast na poprawę przewodnictwa elektrycznego.
Czytaj też: W nanoskali z wodorem dzieje się coś nietypowego. Naukowcy wreszcie to uwiecznili
W ostatecznym rozrachunku taka konstrukcja posłużyła do wytwarzania wodoru przy udziale światła słonecznego. Przy miniaturowych rozmiarach może ona pomóc nie tylko w energetyce – mówi się również o zastosowaniu na potrzeby badań w dziedzinach kwantowych. Dalsze działania będą natomiast poświęcone projektowaniu katalizatorów nowej generacji.