A hidrogén jelenti az elektromos autózás - és általában, a zöld energia - következő fontos mérföldkövét, ehhez azonban arra is szükség van, hogy a gázt ne fosszilis tüzelőanyagokból kinyert energia segítségével állítsák elő.
Erre kínálhat megoldást egy új felfedezés, amely az Imperial College London, a University of Cambridge és a St John's College kutatóinak együttműködésének köszönhető - írja a Science Daily. A kutatók ugyanis olyan eszközt fejlesztettek, amely akár heteken át képes vízből hidrogént előállítani - ráadásul ehhez nincs szükség fosszilis tüzelőanyagokra, sem mérgező vegyületeket és nehézfémeket tartalmazó alapanyagokra.
A zöld hidrogénnel az elektromos autók működtetése teljesen fenntarthatóvá válhat (Fotó: Toyota)
Bár korábban már kísérleteztek különféle fotoreaktív, azaz fényből energiát termelő anyagokkal, ezek többségénél problémát jelentett, hogy nem vízállóak, azaz, legfeljebb korlátozott mértékben alkalmasak rá, hogy a vizet hidrogénné és oxigénné bontsák szét. Ezek egyike a perovszkit, amelynek köszönhetően sokkal hatékonyabbá válhatnak a napelemek, de a víz szétbontására nem tűnik alkalmasnak, ráadásul ólmot is tartalmaz, ami nem szerencsés, ha beszivárog a vízbe.
A brit kutatók most a bizmut-oxijodiddal (BiOI) értek el komoly áttörést. Ezt a nem mérgező félvezetőt sokáig nem vették számításba, mivel vízbe merítve ez sem túl stabil vegyület, azonban a benne rejlő potenciál miatt a tudósok úgy döntöttek, megvizsgálják az egyébként könnyen és nagy mennyiségben hozzáférhető fémsót felhasználási lehetőségeit.
A bizmut-oxijodid egy rendkívül érdekes fotoaktív anyag, amelynek energiaszintje szinte tökéletes a víz szétbontásához. Pár éve demonstráltuk, hogy a BiOI napelem-cellák stabilabbak a perovszkit-alapú megoldásoknál, ezért most meg akartuk nézni, hogy ez a stabilitás kiaknázható-e a zöld hidrogén termeléséhez
- magyarázta dr. Robert Hoye, az Imperial College London anyagtudományi tanszékének munkatársa.
Régóta dolgozunk ezzel az anyaggal, annak széleskörű alkalmazási lehetősége miatt, de azért is, mert rendkívül egyszerű a gyártása és nem mérgező
- tette hozzá Judith Driscoll, a University of Cambridge anyagtudományi szakértője.
Mesterséges levelek, meghackelt fotoszintézis
A kutatók olyan eszközöket fejlesztettek ki, amelyek a növények leveleiben lezajló fotoszintézis folyamatát imitálják, azzal a különbséggel, hogy a növényi fotoszintézis eredményeként létrejövő cukor helyett itt hidrogén a végtermék. Ezeket a mesterséges "leveleleket" bizmut-oxijodidból és más fenntartható alapanyagokból készítették. A leveleket egy grafitalapú pasztával vonták be, hogy vízállóak legyenek, ennek azonban volt egy nem várt pozitív mellékhatása is: a bizmut-oxijodid ennek eredményeként nem csak pár percig volt képes a fotoszintézishez hasonló folyamatra, hanem hónapokon keresztül. Ez óriási áttörést jelent, hiszen így a BiOI hatékony alapanyag lehet a zöld hidrogén előállításához.
A brit kutatók a növényi fotoszintézishez hasonló folyamat segítségével állítják elő a zöld hidrogént (Fotó: Unsplash/Anthony Rampersad)
A mesterséges levelek fotoaktív felületeit pixeleknek nevezik, a kutatók pedig arra is rájöttek, hogy minél kisebb pixelekből áll ez a felület, annál hatékonyabb a hidrogén előállítási folyamat. Ez alapjaiban változtathatja meg a hasonló eszközök fejlesztését. Ez a felfedezés ráadásul azt is lehetővé teszi, hogy az esetlegesen hibás, rosszul működő pixeleket egyszerűen kikapcsolják, ami csak kis mértékben csökkenti az eszközök hatékonyságát.