Forskare från University of Houston har hittat en katalysator som snabbt kan generera väte från vatten med solljus, potentiellt skapa en ren och förnybar energikälla.
Deras forskning, publiceras online söndag i Naturens nanoteknik , involverade användningen av nanopartiklar av koboltoxid för att dela vatten till väte och syre.
Jiming Bao, huvudförfattare till uppsatsen och en biträdande professor vid institutionen för elektro- och datateknik vid UH, sa att forskningen upptäckte en ny fotokatalysator och demonstrerade potentialen hos nanoteknik för att konstruera ett materials egenskaper, även om mer arbete återstår att göra.
Bao sa att fotokatalytiska vattenklyvningsexperiment har prövats sedan 1970-talet, men detta var den första som använde koboltoxid och den första som använde neutralt vatten under synligt ljus med hög energiomvandlingseffektivitet utan samkatalysatorer eller offerkemikalier. I projektet deltog forskare från UH, tillsammans med de från Sam Houston State University, kinesiska vetenskapsakademin, Texas State University, Carl Zeiss Microscopy LLC, och Sichuans universitet.
Forskare förberedde nanopartiklarna på två sätt, med femtosekundlaserablation och genom mekanisk kulfräsning. Trots vissa skillnader, Bao sa att båda fungerade lika bra.
Olika ljuskällor användes, allt från en laser till vitt ljus som simulerar solspektrumet. Han sa att han skulle förvänta sig att reaktionen skulle fungera lika bra med naturligt solljus.
När nanopartiklarna har lagts till och lätt applicerats, vattnet separeras till väte och syre nästan omedelbart, producerar dubbelt så mycket väte som syre, som förväntat från förhållandet 2:1 väte till syre i H2O-vattenmolekyler, sa Bao.
Experimentet har potential som en källa till förnybart bränsle, men med en sol-till-väte-effektivitet på cirka 5 procent, konverteringsgraden är fortfarande för låg för att vara kommersiellt gångbar. Bao föreslog att en mer genomförbar effektivitetsgrad skulle vara cirka 10 procent, vilket innebär att 10 procent av den infallande solenergin kommer att omvandlas till vätekemisk energi genom processen.
Andra frågor återstår att lösa, också, inklusive att minska kostnaderna och förlänga livslängden för nanopartiklar av koboltoxid, som forskarna fann blev avaktiverade efter ungefär en timmes reaktion.
"Det försämras för snabbt, sa Bao, som också har utnämningar inom materialteknik och kemiska institutionen.
Arbetet, med stöd av Welch Foundation, kommer att leda till framtida forskning, han sa, inklusive frågan om varför koboltoxidnanopartiklar har så kort livslängd, och frågor som rör materialets kemiska och elektroniska egenskaper.
