(Phys.org) — Väte används som energikälla i bränsleceller och kan framställas från vatten genom att använda solljus och en lämplig katalysator. I journalen Angewandte Chemie , Amerikanska forskare har nu introducerat en ny elektrokatalysator bestående av ett ledande nätverk av kärna-skal nanotrådar som är lika effektivt som konventionella metalloxidfilmer på indiumtennoxid (ITO) och mycket mer transparent och robust.
Nickel- och koboltoxider är attraktiva anodmaterial för oxidation av vatten eftersom de är lättillgängliga och uppvisar hög katalytisk aktivitet. För användning i fotoelektriska syntesceller, där kemiska omvandlingar drivs av ljus, oxiderna är typiskt elektrolytiska utfällda på ITO-substrat. ITO används på grund av dess höga transmittans och låga plåtmotstånd. Dock, de höga potentialerna som krävs för oxidation av vatten gör att konduktiviteten hos ITO-ytor sjunker. Dessutom, indium är dyrt och produktionen av ITO-filmer är kostsam. En annan nackdel är att de katalytiska oxidskikten minskar ljustransmittansen och därmed ljuset som fångas upp av de fotovoltaiska komponenterna.
Ett team ledd av Benjamin J. Wiley vid Duke University i Durham har nu utvecklat ett nytt tillvägagångssätt för att lösa dessa problem. Deras knep är att ersätta ITO-elektroden med ett ledande nätverk av nanotrådar av koppar. Koppar är ett vanligt grundämne och är storleksordningar billigare än indium. Dessutom, nanotrådarna kan vara snabbt, lätt, och billigt avsatt på en glasyta från en vätska. Efteråt, forskarna avsätter nickel eller kobolt elektrolytiskt på nanotrådarna. Det resulterande nätverket av kärn-skal nanotrådar är lika effektivt som metalloxidfilmer av liknande sammansättning för elektrokatalytisk oxidation av vatten, men är flera gånger mer transparent.
Nanotrådsfilmen kan också placeras på ett flexibelt ark av polyetylentereftalat (PET)-plast istället för glas. Till skillnad från ITO-baserade elektrokatalysatorer på PET-substrat, som lider av betydande förlust av konduktivitet efter upprepad böjning, filmen gjord av nanotrådar påverkas inte riktigt. Forskarna är optimistiska att deras tillvägagångssätt kommer att öppna upp nya möjligheter för design av mer effektiva, mekaniskt robust, och prisvärda ljusupptagningssystem för produktion av solbränslen.
