Nowy sposób na wykorzystanie energii Słońca. Nie trzeba fotowoltaiki, by pozyskać wodór

Inżynierowie z Oregon State University opracowali nową rodzinę materiałów, które mogą zrewolucjonizować dziedzinę produkcji wodoru z wody. Nowa strategia wykorzystuje w tym celu światło słoneczne, ale jednocześnie nie opiera się na klasycznej fotowoltaice.
Nowy sposób na wykorzystanie energii Słońca. Nie trzeba fotowoltaiki, by pozyskać wodór

Innymi słowy, nie chodzi o zamianę promieniowania słonecznego na energię elektryczną za pomocą tradycyjnych paneli fotowoltaicznych. Zamiast tego światło bezpośrednio napędza reakcję chemiczną, w której powstaje wodór. Dotychczasowe wyniki badań powinny utorować drogę drogę do produkcji zielonego wodoru, który jest szczególnie pożądany. 

Czytaj też: Alternatywny diament wprost z laboratorium. Nigdy przedtem nie udało się uzyskać takiego materiału

Za badaniami stoi zespół kierowany przez Kyriakosa Stylianou z Oregon State University. On i jego współpracownicy skoncentrowali się na materiałach znanych jako MOF. Są to krystaliczne, porowate struktury zbudowane z jonów metali oraz organicznych elementów łączących. Ich właściwości można modyfikować na wiele sposobów, dzięki czemu znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach chemii i inżynierii materiałowej. 

W badaniu brał udział materiał oznaczony jako BVR-19. Jego szczególną cechą jest obecność wiązania siarka-siarka, które pod wpływem światła ulega tymczasowemu rozpadowi. W efekcie powstają reaktywne formy siarki, które uczestniczą w procesie przemieszczania elektronów. To właśnie organiczne elementy materiału odpowiadają za przechwytywanie energii światła i kierowanie jej w taki sposób, aby możliwa była produkcja wodoru. 

Według badaczy jest to istotna zmiana w sposobie projektowania materiałów przeznaczonych do wykorzystania energii słonecznej. W tradycyjnych rozwiązaniach tego typu większą rolę mogą odgrywać atomy metali. W przypadku BVR-19 kluczowe znaczenie mają natomiast zawierające siarkę elementy organiczne. Sami zainteresowani przyznają, iż takie podejście może pomóc w tworzeniu kolejnych materiałów zdolnych do efektywnego wykorzystywania światła. 

Jedną z zalet opracowanego rozwiązania jest brak konieczności stosowania dodatkowego, kosztownego katalizatora metalicznego. BVR-19 można również syntetyzować w roztworze wodnym w temperaturze pokojowej. Zdaniem zespołu może to mieć znaczenie dla przyszłego ograniczenia zużycia energii i uproszczenia procesu wytwarzania materiału. 

Czytaj też: Splątali lewitujące szkło ze światłem. Fizycy przeprowadzili sensacyjny eksperyment

Sam wodór jest ważnym surowcem przemysłowym. Wykorzystuje się go między innymi w ogniwach paliwowych, przy produkcji amoniaku, w rafinacji metali oraz w przemyśle tworzyw sztucznych. Problemem pozostaje jednak sposób jego pozyskiwania. Obecnie znaczna część wodoru powstaje z gazu ziemnego w procesie reformingu parowego metanu, któremu towarzyszy emisja dwutlenku węgla. 

Alternatywą jest produkcja wodoru poprzez rozdzielanie wody, lecz obecnie stosowane metody często wymagają dostarczania energii elektrycznej. Ich wpływ na środowisko zależy więc między innymi od tego, z jakiego źródła pochodzi wykorzystywany prąd. Nowa metoda opracowana przez zespół z Oregon State University pozwala natomiast wykorzystać światło bezpośrednio do napędzania procesu chemicznego. To wyjątkowo kusząca alternatywa.

Źródło: Journal of the American Chemical Society

Napisane przez

Aleksander Kowal

Redaktor
Z wykształcenia romanista (język francuski oraz hiszpański) ze specjalizacją z traduktologii. Dziennikarską przygodę rozpocząłem około piętnastu lat temu, początkowo w związku z recenzjami gier komputerowych i filmów. Obecnie publikuję zdecydowanie częściej na tematy związane z nauką oraz technologią. W wolnym czasie uwielbiam podróżować, śledzić kinowe i książkowe nowości, a także uprawiać oraz oglądać sport.