Słońce i morska woda, czyli paliwo
Pozyskiwanie wodoru z morskiej wody do napędzania ogniw paliwowych jest dziś możliwe, ale bardzo kosztowne. Dlatego ta ekologiczna technologia nie jest jeszcze rozpowszechniona. Może się to zmienić dzięki wynalazkowi dr. Yang Yanga, materiałoznawcy z University of Central Florida. Opracował on hybrydowy nanomateriał, dzięki któremu koszty działania przejmuje... słońce.
Floryda to amerykański stan, w którym nie brakuje dwóch rzeczy – morskiej wody i światła słonecznego. Trudno więc się dziwić, że właśnie tam opracowano technologię, która wykorzystuje te dwa źródła do pozyskania energii napędzającej ogniwa paliwowe.
Yang Yang, assistant professor w NanoScience Technology Center University of Central Florida pracował nad rozpadem wodoru pod wpływem energii słonecznej przez niemal 10 lat. Okazało się to możliwe dzięki specjalnym fotokatalizatorom – materiałom, które pobudzają reakcje chemiczne przy pomocy energii ze światła.
Na początku swoich badań dr Yang skupił się na pozyskiwaniu wodoru za pomocą energii słonecznej z oczyszczonej wody. Znacznie trudniejsze jest to w przypadku wody morskiej, bogatej w powstrzymującą wszystkie procesy biomasę i silnie korodującą sól.
W badaniach opublikowanych właśnie w czasopiśmie Energy & Environmental Science dr Yang i jego zespół badawczy opisują nowy nanomateriał, którego sposoby katalizy nie tylko znacznie obszerniej korzystają z energii słonecznej, ale także o wiele lepiej niż inne materiały radzą sobie z nieoczyszczoną wodą morską.
– Otworzyliśmy drogę dla zwykłej wody tam, gdzie dotychczas można było pracować tylko z wodą oczyszczoną laboratoryjnie – mówi Yang. – Jest tam też miejsce dla wody morskiej. Wszystko działa naprawdę wspaniale!
Badacze rozwinęli metodę produkcji fotokatalizatorów zbudowanych z hybrydowych materiałów. Niewielkie „nanowcięcia” zostały chemicznie wykonane w powierzchni ultracienkich błon tlenku tytanu, najbardziej rozpowszechnionego katalizatora. Te nanowcieńcia zostały przykryte „nanopłatkami” disiarczanu molibdenu, dwuwymiarowego materiału grubości pojedynczego atomu.
Typowe katalizatory mają bardzo ograniczoną przepustowość energii pochodzącej ze światła. Za sprawą wynalazku zespołu Yanga ta przepustowość może być zasadniczo podniesiona. Dzięki kontroli gęstości zawartości siatki w „nanopłatkach” katalizatory mogą co najmniej dwukrotnie podnieść swoją efektywność.
– Możemy pozyskać znacznie więcej energii słonecznej niż jest to możliwe przy zwykłych materiałach – wyjaśnia Yang. – Ostatecznie, jeśli wynalazek zostanie skomercjalizowany, będzie wielkim dobrem dla gospodarki Florydy, gdzie wody morskiej i światła słonecznego jest pod dostatkiem.
Yang podkreśla też, że w wielu przypadkach wytwarzanie chemicznego paliwa z energii słonecznej jest znacznie lepszym rozwiązaniem niż produkcja prądu z paneli słonecznych. Elektryczność musi być przetrzymywana w bateriach, które szybko się zużywają, podczas gdy lotny wodór może być łatwo i tanio przechowywany i transportowany. Pozyskana energia jest nadal bardzo ekologiczna – jedynym odpadem jest para wodna.
Opracowano na podstawie artykułu „New nanomaterial can extract hydrogen fuel from seawater” opublikowanego w serwisie Phys.org
