En ny måde at producere rent brintbrændstof fra vand ved hjælp af sollys

Osaka University-ledede forskere udvikler ny metalfri fotokatalysator og viser synlig og nær infrarødt lys-drevet produktion af brint fra vand.

Osaka - Brint er det mest udbredte grundstof i universet, og anses af mange for at være et potentielt rent brændstof i fremtiden. Vand og fossile brændstoffer indeholder store mængder brint, men at låse op for molekylært dihydrogenbrændstof fra disse kilder kræver meget energi, sår tvivl om enhver fremtidig brintøkonomi. At omdanne vand til brint ved hjælp af solenergi kan føre vejen til billigt og rent brintbrændstof. Imidlertid, denne proces er i øjeblikket afhængig af fotokatalysatorer, der indeholder dyre ædelmetaller, begrænse dens kapacitet.

Nu, forskere centreret ved Osaka University har udviklet en ny slags fotokatalysator til fremstilling af brint fra vand, som ikke kun er fri for dyre metaller, men også absorberer en bredere vifte af sollys end nogensinde før. Gruppen rapporterede for nylig deres resultater i Journal of the American Chemical Society .

"Vi var glade for at finde en god mængde brint fremstillet af vand ved hjælp af vores nye kompositfotokatalysator med grafitisk carbonnitrid og sort fosfor, " siger hovedforfatter Tetsuro Majima. "Men det, vi ikke forventede at finde, var, at selv når vi brugte lavenergilys, i det nære infrarøde, fotokatalysatoren fortsatte med at producere brint."

Ligesom grafit, grafitisk carbonnitrid dannes i store plader, men carbonnitridplader har også huller, der kan interagere med brintmolekyler. I fortiden, fotokatalysatorer baseret på kulnitrid har haft brug for hjælp fra ædle metaller til at producere brint fra vand. Forskerne fandt ud af, at metallet kunne erstattes af en slags fosfor, hvilket er et meget rigeligt og billigt element.

De viste, at deres fotokatalysator var effektiv til at producere brint fra vand ved hjælp af energi fra forskellige slags lys. Mest usædvanligt, selv nær infrarødt lys med lav energi kunne drive brintproduktionen.

Undersøgelser af den arbejdende fotokatalysator i picosecond-tidsskalaen afslørede, at stærke vekselvirkninger mellem carbonnitrid og sort fosfor i kompositten fremmede brintproduktion. Da de to materialer blev testet hver for sig, energi fra sollys blev hurtigt spredt, og lidt eller ingen brint blev produceret.

Hovedforfatter Tetsuro Majima siger, "Brintøkonomien står over for mange udfordringer, men vores arbejde demonstrerer potentialet for effektivt og billigt at producere brint fra vand med en fotokatalysator baseret på meget rigelige grundstoffer. Dette er et vigtigt skridt hen imod at gøre andre brint-baserede teknologier økonomisk og miljømæssigt levedygtige."