Opdeling af vand i hydrogen og ilt ved hjælp af lys, nanopartikler

Forskere fra University of Houston har fundet en katalysator, der hurtigt kan generere brint fra vand ved hjælp af sollys, potentielt skabe en ren og vedvarende energikilde.

Deres forskning, udgivet online søndag i Naturnanoteknologi , involverede brugen af ​​koboltoxid -nanopartikler til at splitte vand i hydrogen og ilt.

Jiming Bao, hovedforfatter af papiret og en adjunkt ved Institut for Elektro- og Computerteknik ved UH, sagde, at forskningen opdagede en ny fotokatalysator og demonstrerede potentialet ved nanoteknologi ved konstruktion af et materiales ejendom, selvom der er mere arbejde tilbage.

Bao sagde, at fotokatalytiske vandopdelingsforsøg er blevet forsøgt siden 1970'erne, men dette var den første til at bruge koboltoxid og den første til at bruge neutralt vand under synligt lys med en høj energiomdannelseseffektivitet uden co-katalysatorer eller offerkemikalier. Projektet involverede forskere fra UH, sammen med dem fra Sam Houston State University, det kinesiske videnskabsakademi, Texas State University, Carl Zeiss Microscopy LLC, og Sichuan Universitet.

Forskere forberedte nanopartiklerne på to måder, ved hjælp af femtosekund laserablation og gennem mekanisk kuglefræsning. På trods af nogle forskelle, Bao sagde, at begge fungerede lige godt.

Der blev brugt forskellige lyskilder, lige fra en laser til hvidt lys, der simulerer solspektret. Han sagde, at han ville forvente, at reaktionen ville fungere lige så godt ved hjælp af naturligt sollys.

Når nanopartiklerne er tilføjet og let påført, vandet adskilles til brint og ilt næsten med det samme, producerer dobbelt så meget brint som ilt, som forventet fra forholdet 2:1 brint til oxygen i H2O-vandmolekyler, sagde Bao.

Eksperimentet har potentiale som en kilde til vedvarende brændstof, men med en sol-til-brint-effektivitet på omkring 5 procent, konverteringsraten er stadig for lav til at være kommercielt levedygtig. Bao foreslog, at en mere gennemførlig effektivitetsrate ville være omkring 10 procent, hvilket betyder, at 10 procent af den indfaldende solenergi vil blive omdannet til brint-kemisk energi ved processen.

Andre spørgsmål mangler at blive løst, såvel, herunder reducere omkostninger og forlænge levetiden for koboltoxid -nanopartikler, som forskerne fandt blev deaktiveret efter cirka en times reaktion.

"Det nedbrydes for hurtigt, " sagde Bao, som også har ansættelser i materialeteknik og Institut for Kemi.

Arbejdet, støttet af Welch Foundation, vil føre til fremtidig forskning, han sagde, herunder spørgsmålet om, hvorfor cobaltoxidnanopartikler har så kort en levetid, og spørgsmål vedrørende materialets kemiske og elektroniske egenskaber.