Vattenklyvning, processen att skörda solenergi för att generera energitäta bränslen, skulle kunna förenklas tack vare ny forskning inklusive fakulteten vid Binghamton University, State University of New York.

"Nyckelidén är att generera ett solbränsle:vätgas, som kan brännas för att frigöra energi vid behov utan att släppa ut koldioxid, " sa Binghamton University docent i fysik Louis Piper. "För vattenklyvning, vi använder synligt ljus för att generera fotoexciterade negativa elektroner och positiva hål som sedan separeras för att katalysera vatten till syre och vätgas. Att lagra gaser är enklare (och billigare) än att använda batteriinställningar, så detta tillvägagångssätt har fördelen av ren energiskörd och lagring."

Ett forskarlag inklusive Piper kom på hur "dopning" (eller tillsats av metalljoner) till vanadinpentoxid (M-V2O5) nanotrådar höjer de högsta fyllda energinivåerna för mer effektiv överföring av hål från kvantprickarna till nanotrådarna, dvs. separation av fotoexciterade elektroner och hål.

"Om du inte dopar, då finns det en uppbyggnad av positiva hål som korroderar kvantprickarna (kallas fotokorrosion), " sa Piper. "Med hjälp av beräkningar och kemisk intuition, vi förutspådde dopning med Sn2+-joner skulle resultera i utmärkt energiinriktning och effektiv laddningsseparation. Vi såg en tiofaldig ökning av mängden solfångat väte vi fick."

Forskarna arbetar nu med sina medarbetare vid University of Buffalo och Texas A&M University för att förbättra vätgasutvecklingen genom att dekorera kvantprickarna med platina.

"Vi förväntar oss att platina förbättrar saker genom att fungera som en katalytisk plats för elektronerna, men vårt yttersta mål är att hitta billigare alternativ att inreda med, sa Piper.

Forskare vid Diamond Light Source och Brookhaven National Laboratory bidrog också till denna artikel.