Billigt väte ur havsvatten för bränsleceller

Forskare i Florida har tagit fram nytt hybridnanomaterial, som genererar energi billigt och effektivt från solen och som använder energin till utvinning av väte från havsvatten. Framtida kommersialisering av denna process kan leda till skapandet av ett nytt miljövänligt bränsle och till minskat globalt beroende av fossila bränslen. Det är idag fullt möjligt att producera väte för bränsleceller genom att extrahera gas ur havsvatten, men den mängden av el som krävs för att göra detta gör processen extrem dyr. Forskaren Yang Yang, vid University of Central Florida har utvecklat nytt hybridnanomaterial som utnyttjar solenergin och använder den för att generera väte ur havsvatten avsevärt billigare och effektivare än vad som är möjligt med traditionellt material. Genombrottet kan leda till ett nytt renare bränsle, som minskar efterfrågan på fossila bränslen och stimulera ekonomin exempelvis i Florida, där het sol och havsvatten förekommer i rikliga mängder. Yang, som är ställföreträdande professor för NanoScience Technology Centre och Institutionen för materialvetenskap och teknik vid University of Central Florida, har arbetat med väteavskiljning i nästan 10 år. När han påbörjade sin forskning fokuserade Yang på att använda solenergin för att extrahera väte från rengjort vatten. Det var dock en mycket svårare uppgift när det gällde att göra samma sak med havsvatten. De vanliga fotokatalysatorerna är inte slitstarka nog att hantera biomassa och frätande salt. Yang och hans forskargrupp har, enligt en rapport i tidskriften Energy & Environmental Science, utvecklat en helt ny katalysator som inte bara kan ta emot ett mycket bredare ljusspektrum än andra arter av material, utan också bemästra de hårda beståndsdelarna som finns i havsvatten. Yang utvecklade en metod, som hjälpte honom att framställa en fotokatalysator som bestod av hybridmaterial. Små fördjupningar i nano storlek graverades kemiskt på ytan av en ultratunn remsa av titandioxid i en vanlig fotokatalysator. Dessa nanofördjupningar fylldes med molybdendisulfid av nanostorlek. Molybdendisulfid är ett tvådimensionellt material och ungefär lika tjock, som en enda atom. Vanliga katalysatorer kan omvandla endast en begränsad mängd ljus till energi. Med sitt nya material kan Yangs team avsevärt öka ljusets volym, som sedan kan höstas in. Genom att kontrollera tätheten av svavellösningen inne i ”nanoflingorna”, kan de producera energi från ultraviolett till nästan infraröda ljusvåglängder, vilket gör processen minst dubbelt så effektiv än vad de gängse fotokatalysatorerna är kapabla till. - Vi kan absorbera mycket mer solenergi från ljuset än vad som är möjligt med konventionellt material, sade Yang. Enligt honom kan det i många situationer vara bättre lösning att producera kemiskt bränsle från solenergi än att producera el från solpaneler. Elektriciteten måste användas eller lagras i batterier, som försämras efter ett tag, medan vätgasen kan lagras och transporteras enkelt. Det är lätt och billigt att tillverka dessa nya katalysatorer. Yangs team fortsätter forskningen genom att fokusera på det bästa sättet att skala upp tillverkningen. Dessutom gäller det att förbättra prestandan så att det blir möjligt att avskilja väte från avloppsvatten. Källa: University of Central Florida