Nyt nanomateriale kan udvinde brintbrændstof fra havvand

Det er muligt at producere brint til at drive brændselsceller ved at udvinde gassen fra havvand, men den elektricitet, der kræves for at gøre det, gør processen dyr. UCF -forsker Yang Yang er kommet med et nyt hybridnanomateriale, der udnytter solenergi og bruger det til at generere brint fra havvand billigere og mere effektivt end nuværende materialer.

Gennembruddet kan en dag føre til en ny kilde til rentbrændende brændstof, lette efterspørgslen efter fossile brændstoffer og øge Floridas økonomi, hvor solskin og havvand er rigeligt.

Yang, en adjunkt med fælles ansættelser i University of Central Floridas NanoScience Technology Center og Institut for Materialevidenskab og Teknik, har arbejdet med solbrintopdeling i næsten 10 år.

Det gøres ved hjælp af en fotokatalysator - et materiale, der fremkalder en kemisk reaktion ved hjælp af energi fra lys. Da han begyndte sin forskning, Yang fokuserede på at bruge solenergi til at udvinde brint fra renset vand. Det er en meget vanskeligere opgave med havvand; de nødvendige fotokatalysatorer er ikke holdbare nok til at håndtere dets biomasse og ætsende salt.

Som rapporteret i journalen Energi- og miljøvidenskab , Yang og hans forskerteam har udviklet en ny katalysator, der ikke kun kan høste et meget bredere spektrum af lys end andre materialer, men også stå op til de barske forhold, der findes i havvand.

"Vi har åbnet et nyt vindue til spaltning af ægte vand, ikke kun renset vand i et laboratorium, "Sagde Yang." Dette fungerer virkelig godt i havvand. "

Yang udviklede en metode til fremstilling af en fotokatalysator sammensat af et hybridmateriale. Små nanokaviteter blev kemisk ætset på overfladen af ​​en ultratynd film af titandioxid, den mest almindelige fotokatalysator. Disse fordybninger i nanokaviteten var belagt med nanoflakes af molybdendisulfid, et todimensionelt materiale med tykkelsen af ​​et enkelt atom.

Typiske katalysatorer kan kun omdanne en begrænset båndbredde af lys til energi. Med sit nye materiale, Yangs team er i stand til betydeligt at øge båndbredden af ​​lys, der kan høstes. Ved at kontrollere tætheden af ​​svovlplacering i nanoflakes, de kan producere energi fra ultraviolet synlige til nær-infrarøde lysbølgelængder, hvilket gør det mindst dobbelt så effektivt som nuværende fotokatalysatorer.

"Vi kan absorbere meget mere solenergi fra lyset end det konventionelle materiale, "Sagde Yang." Til sidst, hvis det kommercialiseres, det ville være godt for Floridas økonomi. Vi har meget havvand rundt om i Florida og en masse rigtig godt solskin. "

I mange situationer, at producere et kemisk brændstof fra solenergi er en bedre løsning end at producere elektricitet fra solpaneler, han sagde. At elektricitet skal bruges eller opbevares i batterier, som nedbryder, mens hydrogengas let opbevares og transporteres.

Fremstilling af katalysatoren er relativt let og billig. Yangs team fortsætter sin forskning ved at fokusere på den bedste måde at skalere fabrikationen på, og yderligere forbedre dens ydeevne, så det er muligt at opdele hydrogen fra spildevand.