Forskare vid University of Southampton har omvandlat optiska fibrer till fotokatalytiska mikroreaktorer som omvandlar vatten till vätebränsle med hjälp av solenergi.

Den banbrytande tekniken täcker insidan av mikrostrukturerade optiska fiberrör (MOFC) med en fotokatalysator som-med ljus-genererar väte som kan driva ett brett spektrum av hållbara applikationer.

Apotek, fysiker och ingenjörer i Southampton har publicerat sitt konceptbevis i ACS Photonics och kommer nu att etablera bredare studier som visar plattformens skalbarhet.

MOFC:erna har utvecklats som högtrycksmikrofluidreaktorer av varje kapsel som rymmer flera kapillärer som passerar en kemisk reaktion längs käppens längd.

Vid sidan av vätegenerering från vatten, det tvärvetenskapliga forskargruppen undersöker fotokemisk omvandling av koldioxid till syntetiskt bränsle. Den unika metoden presenterar en potentiellt genomförbar lösning för förnybar energi, eliminering av växthusgaser och hållbar kemisk produktion.

Dr Matthew Potter, Kemiforskare och huvudförfattare, säger:"Att kunna kombinera ljusaktiverade kemiska processer med de utmärkta ljusutbredningsegenskaperna hos optiska fibrer har stor potential. I detta arbete visar vår unika fotoreaktor betydande förbättringar i aktivitet jämfört med befintliga system. Detta som ett idealiskt exempel på kemiteknik för en grön teknik från 2000 -talet. "

Framsteg inom optisk fiberteknik har spelat en stor roll inom telekommunikation, datalagring och nätverkspotential under de senaste åren. Denna senaste forskning involverar experter från Southamptons Optoelectronics Research Center (ORC), del av Zepler Institute for Photonics and Nanoelectronics, att utnyttja fibrernas oöverträffade kontroll av ljusutbredning.

Forskarna belägger fibrerna med titanoxid, dekorerad med palladium nanopartiklar. Detta tillvägagångssätt gör att de belagda käpparna samtidigt kan fungera som både värd och katalysator för den kontinuerliga indirekta vattensplittringen, med metanol som offerreagens.

Dr Pier Sazio, studera medförfattare från Zepler Institute, säger:"Optiska fibrer utgör det fysiska skiktet i det anmärkningsvärda fyra miljarder kilometer långa globala telenätet, för närvarande bifurcating och expanderar med en hastighet av över Mach 20, dvs över 14, 000 fot/sek. För detta projekt, vi återanvände denna extraordinära tillverkningskapacitet med hjälp av anläggningar här på ORC, att tillverka mycket skalbara mikroreaktorer gjorda av rent kiseldioxidglas med ideala optiska transparensegenskaper för solfotokatalys. "

Den nya uppsatsen i American Chemical Society (ACS) tidskrift leds av Matthew, med bidrag från kemiprofessorn Robert Raja, Alice Oakley och Daniel Stewart, ORC:s doktor Pier Sazio och doktor Thomas Bradley, och Engineering's Dr. Richard Boardman vid µ-VIS X-ray Imaging Center.

Forskningen bygger på resultat från Engineering and Physical Sciences Research Council finansierade fotoniska fibertekniker för katalys av solbränslen (EP/N013883/1).

Professor Robert Raja, studera medförfattare och professor i materialkemi och katalys, säger:"Under de senaste 15 åren har Vi har varit föregångare i utvecklingen av en förutsägbar plattform för design av multifunktionella nanokatalysatorer och vi är glada över att detta partnerskap med ORC kommer att leda till multiskala utvecklingar inom fotonik och katalys. "