Väte som bränslekälla, snarare än kolväten som olja och kol, erbjuder många fördelar. Förbränning av väte ger ofarligt vatten med potential att eliminera koldioxidutsläpp och deras miljöbelastning. I jakten på teknik som kan leda till ett genombrott för att uppnå en väteekonomi, en nyckelfråga är att göra väte billigt. Att använda katalysatorer för att dela vatten är det idealiska sättet att generera väte, men att göra det kräver vanligtvis en energiinsats från andra kemikalier, elektricitet, eller en del av solljus som har tillräckligt hög energi.

Nu har forskare vid Osaka University utvecklat ett nytt katalytiskt system för att effektivt klyva vatten och göra väte med energi från normalt solljus. Deras studie rapporterades nyligen i Angewandte Chemie International Edition .

"Det har inte varit möjligt att använda synligt ljus för fotokatalys, men vårt tillvägagångssätt att kombinera nanostrukturerad svart fosfor för vattenreduktion till väte och vismutvanadat för vattenoxidation till syre låter oss använda ett brett spektrum av solspektrumet för att göra väte och syre med oöverträffad effektivitet, ", säger huvudförfattaren Mingshan Zhu.

Svart fosfor har en platt, tvådimensionell struktur som liknar den för grafen och starkt absorberar ljus över hela det synliga spektrumet. Forskarna kombinerade den svarta fosforn med vismutvanadat, som är en välkänd vattenoxidationskatalysator.

På samma sätt som växter flyttar elektroner mellan olika strukturer i naturlig fotosyntes för att dela vatten och göra syre, de två komponenterna i denna nya katalysator kunde snabbt överföra elektroner exciterade av solljus. Mängden av de två komponenterna optimerades också i katalysatorn, vilket leder till produktion av väte och syrgas i ett idealiskt förhållande 2:1.

Medförfattare Tetsuro Majima säger, "Förverkligandet av väteproduktion som drivs av solljus är grunden för ett väteorienterat samhälle. Vårt bidrag övervinner ett betydande hinder, men mycket arbete återstår att göra för att göra väte till en praktisk bränslekälla i framtiden."