Mesterséges „levelekkel” állítják elő a zöld hidrogént

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.

Még van mit mesélnünk neked, minden érdekességet megtalálsz itt!