Det är möjligt att producera väte för att driva bränsleceller genom att utvinna gasen från havsvatten, men elen som krävs för att göra det gör processen kostsam. UCF-forskaren Yang Yang har kommit med ett nytt hybrid nanomaterial som utnyttjar solenergi och använder den för att generera väte från havsvatten billigare och mer effektivt än nuvarande material.

Genombrottet kan en dag leda till en ny källa till det rent brinnande bränslet, minska efterfrågan på fossila bränslen och öka ekonomin i Florida, där solsken och havsvatten är rikligt.

Yang, en biträdande professor med gemensamma utnämningar vid University of Central Floridas NanoScience Technology Center och Institutionen för materialvetenskap och teknik, har arbetat med solenergiklyvning i nästan 10 år.

Det görs med hjälp av en fotokatalysator - ett material som stimulerar en kemisk reaktion med energi från ljus. När han började sin forskning, Yang fokuserade på att använda solenergi för att utvinna väte från renat vatten. Det är en mycket svårare uppgift med havsvatten; de fotokatalysatorer som behövs är inte tillräckligt hållbara för att hantera dess biomassa och korrosiva salt.

Som rapporterats i tidningen Energi- och miljövetenskap , Yang och hans forskargrupp har utvecklat en ny katalysator som inte bara kan skörda ett mycket bredare spektrum av ljus än andra material, men också stå emot de svåra förhållanden som finns i havsvatten.

"Vi har öppnat ett nytt fönster för att klyva riktigt vatten, inte bara renat vatten i ett labb, " Sa Yang. "Detta fungerar verkligen bra i havsvatten."

Yang utvecklade en metod för att tillverka en fotokatalysator som består av ett hybridmaterial. Små nanokaviteter etsades kemiskt på ytan av en ultratunn film av titandioxid, den vanligaste fotokatalysatorn. Dessa nanokavitetsfördjupningar var belagda med nanoflingor av molybdendisulfid, ett tvådimensionellt material med tjockleken av en enda atom.

Typiska katalysatorer kan endast omvandla en begränsad bandbredd av ljus till energi. Med sitt nya material, Yangs team kan avsevärt öka bandbredden av ljus som kan skördas. Genom att kontrollera tätheten av svavelvakans i nanoflingorna, de kan producera energi från ultraviolett-synligt till nära-infrarött ljus våglängder, vilket gör den minst dubbelt så effektiv som nuvarande fotokatalysatorer.

"Vi kan absorbera mycket mer solenergi från ljuset än det konventionella materialet, " sa Yang. "Så slutligen, om det kommersialiseras, det skulle vara bra för Floridas ekonomi. Vi har mycket havsvatten runt Florida och mycket riktigt bra solsken."

I många situationer, att producera ett kemiskt bränsle från solenergi är en bättre lösning än att producera el från solpaneler, han sa. Att el måste användas eller lagras i batterier, som försämrar, medan vätgas lätt lagras och transporteras.

Att tillverka katalysatorn är relativt enkelt och billigt. Yangs team fortsätter sin forskning genom att fokusera på det bästa sättet att skala upp tillverkningen, och förbättra dess prestanda ytterligare så att det är möjligt att dela väte från avloppsvatten.