En billigare, renare och mer hållbart sätt att göra vätebränsle från vatten med solljus är steg närmare tack vare ny forskning från University of Baths Center for Sustainable Chemical Technologies.

Med press på de globala ledarna att minska koldioxidutsläppen avsevärt för att lösa en nödsituation om klimatförändringar, Det finns ett brådskande behov av att utveckla renare energialternativ till förbränning av fossila bränslen. Vätgas är ett bränslealternativ utan koldioxidutsläpp som kan användas för att driva bilar, producerar endast vatten som avfallsprodukt.

Det kan göras genom att dela vatten i väte och syre, processen kräver dock stora mängder el. Mest el produceras genom att bränna metan så forskare vid University of Bath utvecklar nya solceller som använder ljusenergi direkt för att dela vatten.

De flesta solceller som för närvarande finns på marknaden är gjorda av kisel, de är dock dyra att tillverka och kräver mycket mycket rent kisel för att tillverka. De är också ganska tjocka och tunga, vilket begränsar deras tillämpningar.

Perovskit solceller, använder material med samma 3D-struktur som kalciumtitanoxid, är billigare att göra, tunnare och kan enkelt skrivas ut på ytor. De fungerar också i svagt ljus och kan producera en högre spänning än kiselceller, vilket innebär att de kan användas inomhus för att driva enheter utan att behöva anslutas till elnätet.

Nackdelen är att de är instabila i vatten som utgör ett stort hinder för deras utveckling och begränsar också deras användning för direkt generering av rena vätebränslen.

Teamet av forskare och kemiska ingenjörer, från University of Baths Center for Sustainable Chemical Technologies, har löst detta problem genom att använda en vattentät beläggning av grafit, materialet som används i blyertspennor.

De testade vattentätningen genom att sänka ner de belagda perovskitcellerna i vatten och använda den skördade solenergin för att dela vatten till väte och syre. De belagda cellerna arbetade under vattnet i 30 timmar - tio timmar längre än föregående rekord.

Efter denna period, limet som klämde ihop pälsen till cellerna misslyckades; forskarna räknar med att ett starkare lim kan stabilisera cellerna ännu längre.

Tidigare, legeringar som innehåller indium användes för att skydda solcellerna för vattensplittring, indium är dock en sällsynt metall och är därför dyr och gruvprocessen för att få den är inte hållbar.

Bath -laget använde istället kommersiellt tillgänglig grafit, vilket är mycket billigt och mycket mer hållbart än indium.

Dr Petra Cameron, Universitetslektor i kemi, sade:"Perovskites solcellsteknik kan göra solenergi mycket mer överkomligt för människor och tillåta att solceller skrivs ut på takpannor. Men för närvarande är de verkligen instabila i vatten - solceller är inte mycket användbara om de löser sig i regnet ! '

"Vi har utvecklat en beläggning som effektivt kan vattentäta cellerna för en rad applikationer. Det mest spännande med detta är att vi använde kommersiellt tillgänglig grafit, vilket är mycket billigare och mer hållbart än de material som tidigare provats. "

Perovskitsolceller producerar en högre spänning än kiselbaserade celler, men fortfarande inte tillräckligt för att dela vatten med solceller ensam. För att lösa denna utmaning, laget lägger till katalysatorer för att minska energibehovet som behövs för att driva reaktionen.

Isabella Poli, Marie Curie FIRE Fellow och Ph.D. student från Center for Sustainable Chemical Technologies, sade:"För närvarande tillverkas vätebränsle genom att bränna metan, som varken är ren eller hållbar.

"Men vi hoppas att vi i framtiden kan skapa rena väte- och syrebränslen från solenergi med hjälp av perovskitceller."

Studien publiceras i open access journal Naturkommunikation .