Osaka University-ledda forskare utvecklar ny metallfri fotokatalysator och visar synligt och nära infrarött ljus-driven produktion av väte från vatten.

Osaka - Väte är det vanligaste grundämnet i universum, och anses av många vara ett potentiellt rent bränsle för framtiden. Vatten och fossila bränslen innehåller stora mängder väte, men att låsa upp molekylärt divätebränsle från dessa källor kräver mycket energi, tvivlar på eventuell framtida väteekonomi. Att förvandla vatten till väte med hjälp av solenergi kan leda vägen till billigt och rent vätebränsle. Dock, denna process bygger för närvarande på fotokatalysatorer som innehåller dyra ädelmetaller, begränsa dess kapacitet.

Nu, forskare centrerade vid Osaka University har utvecklat en ny sorts fotokatalysator för att producera väte från vatten, som inte bara är fri från dyra metaller utan också absorberar ett bredare spektrum av solljus än någonsin tidigare. Gruppen rapporterade nyligen sina resultat i Journal of the American Chemical Society .

"Vi var glada över att hitta en bra mängd väte som produceras från vatten med hjälp av vår nya kompositfotokatalysator med grafitisk kolnitrid och svart fosfor, " säger huvudförfattaren Tetsuro Majima. "Men vad vi inte förväntade oss att hitta var att även när vi använde lågenergiljus, i det nära infraröda, fotokatalysatorn fortsatte att producera väte."

Som grafit, grafitisk kolnitrid bildas i stora ark, men kolnitridskivor har också hål som kan interagera med vätemolekyler. Förr, fotokatalysatorer baserade på kolnitrid har behövt hjälp från ädla metaller för att producera väte från vatten. Forskarna fann att metallen kunde ersättas av en sorts fosfor, vilket är ett mycket rikligt och billigt inslag.

De visade att deras fotokatalysator var effektiv för att producera väte från vatten med energi från olika typer av ljus. Högst ovanligt, även nära infrarött ljus med låg energi skulle kunna driva väteproduktionen.

Studier av den fungerande fotokatalysatorn i pikosekundtidsskalan visade att starka interaktioner mellan kolnitriden och svart fosfor i kompositen främjade väteproduktionen. När de två materialen testades separat, energi från solljuset försvann snabbt och lite eller inget väte producerades.

Huvudförfattaren Tetsuro Majima säger, "Vägasekonomin står inför många utmaningar, men vårt arbete visar potentialen för att effektivt och billigt framställa väte från vatten med en fotokatalysator baserad på mycket rikliga grundämnen. Detta är ett viktigt steg mot att göra andra vätebaserade teknologier ekonomiskt och miljömässigt hållbara. "