I jakten på rena alternativa energikällor, väte är en favorit. Det frigör mycket energi när det förbränns - med en bonus:Den största biprodukten av att bränna väte är rent vatten.

Det stora hindret har varit att få rent väte i tillräcklig mängd för att brinna. Så forskare studerar väteutvecklingsreaktioner, eller hennes, en typ av vattenklyvningsteknik där elektroder, täckt med katalytiska material, läggs i vatten och laddas med el. Samspelet mellan elektricitet, katalysatorerna och vattnet producerar vätgas – ett rent bränsle – och rent, andningsbart syre.

Ack, det finns ett problem:För närvarande, elektroder måste beläggas med värdefulla, dyra metaller, framför allt platina.

Men Stanfords doktorand Xinjian Shi kan ha hittat en lösning:en syntesmetod som blir billig, rikligt med metallsulfider till kraftfulla elektroder för väteutvecklingsreaktioner. Han beskrev processen i en nyligen genomförd studie i Energi- och miljövetenskap .

Att arbeta med sin rådgivare, Xiaolin Zheng, docent i maskinteknik, Shi började med något som forskare redan visste - att sulfidelektrodprestanda kan förbättras genom infusion, eller "doping, "metallen med atomer av kobolt. Men Shi och Zheng gjorde två innovationer i den processen:För det första, de kom på hur man kontrollerade exakt hur mycket kobolt som dopades in i elektroden. Andra, de kom på hur man dopar hela elektroden på detta kontrollerade sätt, inte bara den yttre ytan, som de flesta tidigare sulfidelektrodforskningar hade gjort.

För att åstadkomma denna bedrift använde de en låga för att oxidera en tråd av volframmetall, förvandla det till en ånga, som de sedan kylde, får gasen att kondensera till nanorör av volframoxid. Forskarna använde sedan en andra flamteknik för att infundera nanorören med koboltatomer. Till sist, de "sulfuriserade" koboltdopade nanorör genom att baka i svavel i en ugn. Resultatet:en volframdisulfidelektrod dopad med kobolt genom hela elektroden.

Med denna process, forskarna fick rätt koboltkoncentration i elektroden – den optimala koncentrationen verkar vara cirka 15 procent – ​​och satte ett nytt rekord för prestanda hos metallsulfidbaserade HER-elektroder. Men deras koboltdopade volframdisulfidelektroder föll fortfarande under platinas prestanda. Forskarna planerar nu att tillämpa sin process på andra metallsulfider för att hitta den elektrod som bäst matchar platina.

En trolig kandidat:molybdendisulfid, vilket Shi säger kan närma sig eller till och med överträffa platinas prestanda i den här typen av reaktioner. Det är billigare också. Marknadspriset på platina är cirka 29 USD per gram. Molybdendisulfid? Närmare 40 cent.