Nanotechnologia

Produkcja wodoru będącego „paliwem przyszłości” jest kluczowym procesem, wobec którego wymagane jest znaczne zwiększenie efektywności i dostępności produktu na rynku. Wiadomo, że większość obecnego na rynku wodoru wytwarza się przy pomocy reformingu parowego gazu ziemnego. Istotne jest zatem znalezienie metod, które wykorzystywałyby zasoby odnawialne jakimi na przykład jest woda.  

Z pozoru proces oddzielenia tlenu i wodoru powinien być prosty, jednak stabilność cząsteczki wody jest na tyle duża, że wymagane jest dostarczenie energii w innej postaci, niż ciepło. Wiele lat temu naukowcom udało się dokonać elektrolizy wody. Wykorzystano w tym celu elektrody półprzewodnikowe, które po naświetleniu prowadziły do wytworzenia elektryczności. Energia dostarczona w postaci prądu elektrycznego umożliwiła rozdzielenie tlenu i wodoru. Jednak wykorzystywany ówcześnie proces był niedostatecznie wydajny, zbyt kosztowny i energochłonny by mógł być komercyjnie wykorzystany.  

James Cahoon wraz z grupą naukowców pracowali nad chemiczną syntezą półprzewodnikowych nanomateriałów, których zastosowanie miało się znaleźć w różnych obszarach – od ogniw słonecznych po materiały umożliwiające zapis pamięci.  

Najnowsze osiągnięcie zespołu James’a Cahoon – wytworzenie nanowłókien krzewmowych – posiadają niezwykłą właściwość, gdyż umożliwiają absorbcję światła z zakresu światła widzialnego i podczerwieni. Jest to pożądana cecha, gdyż większość urządzeń absorbuje wyłącznie promieniowanie ultrafioletowe. Umieszczenie na takim włóknie ogromnych ilości nanometrycznych złącz półprzewodnikowych pozwoli na znacznie efektywniejsze wykorzystanie promieniowania elektromagnetycznego pochodzącego od słońca. Przede wszystkim jednak, w porównaniu do paneli fotowoltaicznych, produkcja nanowłókien krzemowych charakteryzuję się niską toksycznością, dostępnością materiałów do produkcji, a także silniejszą stabilnością.

Czy nanowłókna krzemowe będę przełomem w pozyskiwaniu energii elektrycznej ze słońca? Czy dzięki takim rozwiązaniom nauka znajdzie odpowiedź na obniżenie kosztu wytwarzania wodoru w procesie elektrolizy? W dzisiejszym świecie, gdzie tempo rozwoju badań i nauki jest na niespotykanym dotychczas poziomie możliwie, że w przeciągu kilka lat poznamy rozwiązanie na zwiększenie efektywności pozyskiwania energii z odnawialnych źródeł.

„Owing to the inherent asymmetry of the wire junctions, we were able to use a light-driven electrochemical method to deposit the co-catalysts selectively onto the ends of the wires to enable water splitting.”  James Cahoon

Źródło artykułu: https://nano-magazine.com/news/2023/2/23/researchers-develop-greener-alternative-to-fossil-fuels-by-producing-hydrogen-from-water-and-light