Światło słoneczne przemieni wodę morską w wodór
Reakcja elektrochemiczna, w której woda rozkłada się na tworzący ją wodór i tlen pod wpływem światła słonecznego, jest znana od dziesięcioleci. Jednakże dopiero teraz, po wielu latach, fotoelektrochemiczna (PEC) produkcja wodoru staje się technicznie możliwa. W ramach finansowanego przez UE projektu SOLAROGENIX (Visible-light active metal oxide nano-catalysts for sustainable solar hydrogen production) badacze przezwyciężyli główną przeszkodę w przeprowadzaniu bezpośredniej konwersji energii słonecznej na chemiczną. Opracowali fotokatalizatory o strukturze w skali nano i materiały hybrydowe, aby zwiększyć wydajność produkcji PEC wodoru. Półprzewodniki na bazie tlenków metali o nanostrukturze są niezwykle obiecujące. Ich działanie polega albo na dobrej absorpcji wody słonej, albo na jej rozbijaniu na tlen i wodór, lecz nie obu jednocześnie. Dlatego też zespół projektu SOLAROGENIX koncentrował się na katalizatorach utleniania wody o strukturze w skali nano, w tym, tlenkiem tytany, tlenkiem żelaza (III) i tritlenkiem wolframu. Badano szczegółowo, jaki wpływ na wydajność PEC mają dodatki uszlachetniające i zmiany struktury w różnych skalach długości, zarówno doświadczalnie, jak i poprzez symulacje atomowe. Utworzono bibliotekę katalizatorów utleniania wody, a po szeroko zakrojonym scharakteryzowaniu jej elementów udało się wybrać najbardziej obiecujące. W następnej fazie projektu badacze optymalizowali proces produkcji na dużą skalę dla wyselekcjonowanych materiałów. Ich celem było wdrożenie ich do prototypu demonstracyjnego o wielkości modułu. Umożliwiło to nie tylko ocenę działania, lecz również oszacowanie opłacalności, a w perspektywie utworzenie biznesplanu. Prace w ramach projektu SOLAROGENIX otwierają drogę do zrównoważonego, oszczędnego i przyjaznego środowisku wytwarzania wodoru z energii słonecznej i wody morskiej. Jest to przełom w kierunku wytwarzania na skalę przemysłową ogniw słonecznych do rozkładu wody, aby zaspokoić światowe zapotrzebowanie na energię.
Słowa kluczowe
Woda morska, produkcja wodoru, fotoelektrochemia, SOLAROGENIX, kataliza na bazie utleniania wody
