Ett team av experter på förnybar energi från University of Exeter har banat väg för en ny teknik för att producera väte från solljus för att skapa en ren, billigt och allmänt tillgängligt bränsle.

Teamet utvecklade en innovativ metod för att dela vatten i dess beståndsdelar – väte och syre – med hjälp av solljus. Vätgas kan sedan användas som bränsle, med potential att driva vardagliga föremål som hem och fordon.

Avgörande, vätebränsle som kan skapas genom denna syntetiska fotosyntesmetod skulle inte bara kraftigt minska koldioxidutsläppen, men skulle också skapa en praktiskt taget obegränsad energikälla.

Den banbrytande nya forskningen fokuserar på användningen av en revolutionerande fotoelektrod – en elektrod som absorberar ljus innan den initierar elektrokemiska transformationer för att extrahera väte från vatten – gjord av nanopartiklar av grundämnena lantan, järn och syre.

Forskarna tror att denna nya typ av fotoelektrod inte bara är billig att tillverka, men kan också återskapas i större skala för mass- och världsomspännande användning.

Forskningen är publicerad i en ledande tidskrift, Vetenskapliga rapporter .

Govinder Pawar, huvudförfattare på tidningen och baserad på University of Exeters Environment and Sustainability Institute på Penryn Campus i Cornwall sa:"Med växande ekonomier och befolkning, fossila bränslen kommer inte att kunna upprätthålla den globala energiefterfrågan på ett "rent" sätt eftersom de håller på att förbrukas i en alarmerande takt.

"Alternativa förnybara bränslekällor måste hittas som kan upprätthålla den globala energiefterfrågan. Vätgas är en lovande alternativ bränslekälla som kan ersätta fossila bränslen eftersom den har en högre energitäthet än fossila bränslen (mer än dubbelt), noll koldioxidutsläpp och den enda biprodukten är vatten."

För närvarande, cirka 85 procent av den globala energiförsörjningen kommer från förbränning av fossila bränslen. Därför behovet och viljan att hitta en hållbar, kostnadseffektiva förnybara bränslekällor ökar i brådskande grad.

Kanske inte överraskande, solen är jordens mest förekommande förnybara energikälla, med potential att ge 100, 000 terawatt kraft varje år – vilket innebär att en timmes solenergi är lika med ett helt års total energiförbrukning över hela världen.

Dock, ansträngningar för att producera effektivt stabilt halvledarmaterial, för att effektivt omvandla solljus till en lagringsbar utbredd energikälla, har hittills visat sig svårfångade.

Ett av de viktigaste hindren för utvecklingen av livskraftig solenergi har varit oförmågan att producera ett halvledande material som är lämpligt för processen.

I denna nya forskning, teamet använde lantanjärnoxid för att skapa ett halvledande material som gav de idealiska resultaten för produktion av väte från vatten med solljus, vilket gör den till den starkaste kandidaten hittills för förnybar väteproduktion.

Govinder Pawar tillade:"Vi har visat att vår LaFeO3-fotoelektrod har idealiska bandinriktningar som behövs för att spontant dela vatten i dess beståndsdelar (H2 och O2), utan behov av en yttre partiskhet. Dessutom, vårt material har utmärkt stabilitet där det efter 21 timmars testning inte bryts ned, idealisk för vattenklyvning. Vi arbetar för närvarande med att ytterligare förbättra vårt material för att göra det mer effektivt att producera mer väte."

"Opartisk Spontaneous Solar Fuel Production using Stable LaFeO3 Photoelectrode" publiceras i Vetenskapliga rapporter .