Nalej sobie szklankę wody i spójrz na nią. Woda ta zawiera obfite źródło paliwa, wodór. Wodór spala się czysto w przeciwieństwie do produktów energetycznych na bazie benzyny. Brzmi zbyt pięknie, aby mogło być prawdziwe? Naukowcy z Japonii z powodzeniem podzielili wodę na wodór i tlen za pomocą lekkich i skrupulatnie zaprojektowanych katalizatorów, i zrobili to z maksymalną wydajnością, co oznacza, że prawie nie było strat i niepożądanych reakcji ubocznych. Ten najnowszy przełom w produkcji wodoru słonecznego sprawia, że prawdopodobieństwo skalowalnej, ekonomicznie opłacalnej produkcji wodoru jest bardziej niż prawdopodobne, torując drogę ludzkości do przejścia na czystą energię.
Rozszczepianie wody za pomocą katalizatorów i światła słonecznego, zwane fotokatalizą, od dziesięcioleci jest obiecującą metodą osiągania produkcji wodoru słonecznego. Jednak większość wcześniejszych prób przyniosła tylko zewnętrzną wydajność kwantową mniejszą niż około 50%, co stanowi trudność w efektywnym projektowaniu katalizatora do użytku w świecie rzeczywistym. Katalizator musiał być lepiej zaprojektowany, aby każdy pochłonięty foton ze źródła światła był wykorzystywany do produkcji wodoru. Kluczem do poprawy wydajności było strategiczne rozmieszczenie katalizatorów i zapobieganie defektom w półprzewodniku.
Opublikowany 27 maja w Nature, Tsuyoshi Takata z Shinshu University i in. przełamali nowe granice w produkcji energii, wykorzystując tytanian strontu domieszkowany aluminium jako fotokatalizator, którego właściwości zostały szeroko zbadane, a zatem najlepiej zrozumiane. Wybierają kokatarytaliki rodowe dla wodoru z tlenkiem chromu i tlenek kobaltu dla tlenu, dostrajając je tak, aby angażowały się tylko w pożądane reakcje. Metoda ta umożliwiła reakcji brak strat rekombinacyjnych.
Te nowe odkrycia otwierają drzwi do osiągnięcia skalowalnej i ekonomicznie opłacalnej produkcji wodoru słonecznego. Ich strategie projektowe odniosły sukces w redukcji defektów, które prowadzą do niemal idealnej wydajności, a uzyskana wiedza zostanie zastosowana do innych materiałów o intensywnej absorpcji światła widzialnego. Potrzeba jeszcze więcej pracy, zanim będziemy mogli uruchomić nasze samochody na wodorze, ponieważ badanie to koncentrowało się na wykorzystaniu światła ultrafioletowego i obfitego światła widzialnego ze Słońca pozostało niewykorzystane. Jednak ten wielki przełom sprawił, że ta możliwość nie jest już zbyt piękna, aby mogła być prawdziwa, ale teoretycznie tylko kwestią czasu. Miejmy nadzieję, że zachęci to naukowców, badaczy i inżynierów do zaangażowania się w tę dziedzinę, znacznie przybliżając wykorzystanie słonecznej energii wodorowej.
