Vätgas har hyllats som "framtidens bränsle" av flera skäl. Först, jämfört med de konventionellt använda kolvätena, väte uppvisar högre energiutbyte. Andra, kommersiell användning av vätebränsle, som bara ger vatten som en biprodukt, skulle bidra till att mildra den överhängande globala uppvärmningskrisen genom att minska användningen av uttömliga och förorenande fossila bränslen. Således, Pågående forskning har fokuserat på effektiva och miljövänliga sätt att producera vätgas.

Solväteproduktion genom en fotoelektrokemisk (PEC) vattenuppdelningsreaktion är en attraktiv "grön" metod för produktion av vätebränsle, på grund av dess potential för hög konverteringseffektivitet, låga driftstemperaturer, och kostnadseffektivitet. Dock, effektiv separering av vätgas från en blandning av gaser (kallad syngas) under olika miljöförhållanden, har visat sig vara en utmaning. En nyligen publicerad artikel i tidskriften Separations- och reningsteknik försöker ta itu med denna utmaning. I den här studien, en grupp forskare från Nagoya Institute of Technology, Japan, ledd av professor Yuji Iwamoto, i samarbete med forskare i Frankrike, framgångsrikt karakteriserat ett nytt membran som tillåter mycket selektiv separation av vätgas som genereras från PEC-reaktionen. Prof. Iwamoto säger, "Membranseparation är attraktiv som en billig reningsteknik för vätgas. nuvarande tekniker står inför flera utmaningar, till exempel, vatteninducerad svullnad med polymermembran och lägre vätepermeans med metall, polymer, och stödda vätskemembran. "

Forskarna utvecklade först ett organiskt-oorganiskt hybridpolymermembran, huvudsakligen bestående av en polymer som kallas polykarbosilan (PCS) bildad på en aluminiumoxid (Al ₂ O ₃ )-baserat poröst stöd. Prof. Iwamoto förklarar vidare, "Genom att använda högmolekylära PCS med en smältpunkt över 200°C, vi visade att ett superhydrofobt PCS-membran kunde deponeras på en mesoporös γ-Al ₂ O ₃ -modifierad makroporös a-Al ₂ O ₃ rörformigt stöd. "

Efter framgångsrik utveckling av PCS-membranet, forskarna testade det under PEC-reaktionsförhållanden. Som hypotesen, PCS-membranet visade hög hydrofobicitet. Dessutom, under flödet av en simulerad mycket fuktig gasblandning vid 50°C, PCS-membranet uppvisade utmärkt väteselektivitet. Ytterligare analys avslöjade att den föredragna vätepermeationen genom PCS-membranet styrdes av mekanismen för "solid state diffusion". Övergripande, oberoende av de omgivande miljöförhållandena, PCS-membranet uppvisade effektiv vätgasseparering.

Med utvecklingen och karaktäriseringen av detta nya PCS-membran, det är oundvikligt att dess kommersiella antagande inte bara kommer att underlätta användningen av vätgas för energibehov utan också strypa användningen av icke-förnybara fossila bränslen. Prof. Iwamoto avslutar, "Med denna tekniska utveckling, vi förväntar oss stora framsteg inom miljövänlig och hållbar väteproduktion."

Låt oss hoppas att användningen av PCS-membran är ett steg mot ett vätebaserat samhälle.