Vätgas lovar som en billig form av ren energi, men att hitta ett effektivt och prisvärt sätt att producera bränslet från vatten – en teknik som kallas vattenklyvning – är fortfarande en viktig vetenskaplig utmaning.

En forskare från University of Houston arbetar tillsammans med en kollega i Taiwan för att använda ihåliga guld-silver nanoskal för att öka effektiviteten hos fotokatalysatorer, där de kombinerade nanokompositmaterialen genererar väte från vatten, drivs endast av solljus.

T. Randall Lee, Cullen Distinguished University Chair i kemi och biträdande dekan för forskning vid UH College of Natural Sciences and Mathematics, sa nanoskalen tillåter det sammansatta fotokatalysatorsystemet att absorbera ett bredare spektrum av tillgängligt ljus, förbättra fotokatalysatorns förmåga att separera väte från vattnet, lämnar bara syre som biprodukt.

Lee är också knuten till Texas Center for Superconductivity vid UH. Hans arbete med projektet finansieras av $150, 000 anslag från U.S. Air Force Office of Scientific Research och följer flera års deltagande i U.S. Air Force-Taiwan Nanoscience Initiative. Hans medarbetare, Tai-Chou Lee från National Central University i Taoyuan City, Taiwan, var en före detta postdoktor i sitt labb vid UH.

Vätgas kan användas i form av bränsleceller för att driva elmotorer eller brännas i förbränningsmotorer. Men att hitta en praktisk, ett billigt och miljövänligt sätt att producera stora mängder vätgas har varit svårfångade.

Det mesta av väte produceras idag genom ångmetanreformering och kolförgasning, metoder som saknar portabilitet och höjer bränslets koldioxidavtryck trots att det brinner rent. Att kunna producera väte tillförlitligt och billigt med enbart vatten och solljus skulle vara ett stort genombrott.

Lees laboratorium fokuserar på nanopartiklar, tunna filmer och beläggningar i nanoskala och andra nanomaterial för energi- och hälsovårdsindustrin, medan Tai-Chou Lee – de två är inte släkt – arbetar med fotokatalys, använda ljus för att utlösa en kemisk förändring.

UH:s Lee sa att att sätta ihop de två – att använda ytmodifierade ihåliga guld-silver nanoskal för att öka effektiviteten hos Tai-Chou Lees katalysator – är ett äktenskap av grundläggande forskning med en slutanvändning.

Medan traditionella fotokatalysatorer vanligtvis absorberar ljus i det synliga området för ultraviolett och kort våglängd, Genom att lägga till nanoskalen kan katalysatorsystemet göra ytterligare användning av långa våglängder synliga och nära infraröda våglängder, öka dess totala effektivitet.

Forskarna publicerade förra året tidiga resultat från arbetet; Lee sa att det senaste bidraget kommer att tillåta honom att förbättra effektiviteten hos nanoskalen, som är gjorda av en kombination av guld och silver men belagda med ett dielektriskt material som är avgörande för att uppnå riklig väteproduktion.

"Om du kan använda solsken för att generera bränsle från vatten, det är en riktigt ren energikälla, " sa Lee.