REKLAMA
 
REKLAMA

Elektroliza napędzana światłem – sposób na ekologiczny wodór

Elektroliza napędzana światłem - sposób na ekologiczny wodór
Dr Ewa Wierzbicka. Źródło. WAT

Zespół zainicjowany przez badaczkę z Wojskowej Akademii Technicznej uzyskał bardzo dobrą wydajność fotoelektrokatalitycznego rozkładu wody. Ta metoda wydzielania wodoru jest w odpowiednich warunkach jedną z najbardziej ekologicznych metod pozyskiwania wodoru. Opracowane przez dr Ewę Wierzbicką materiały mogą znaleźć zastosowanie w produkcji H2 z wody pod wpływem światła.

Badacze z Wojskowej Akademii Technicznej (WAT) poinformowali, że fotoelektrokatalityczny rozkład wody to obiecująca alternatywa dla obecnie stosowanych metod pozyskiwania wodoru.

Fotoelektrochemiczne oraz fotokatalityczne wydzielanie wodoru (czyli bez przyłożenia zewnętrznego napięcia) to – w idealnych warunkach – jedne z najbardziej ekologicznych metod pozyskiwania wodoru. Teoretycznie są to metody o zerowej (fotokataliza) lub blisko zerowej (fotoelektrokataliza) emisji dwutlenku węgla do atmosfery, a co więcej – prawie bezkosztowe lub bezkosztowe, gdyż bazują na wykorzystaniu energii słonecznej – wyjaśnia dr Ewa Wierzbicka z Wydziału Nowych Technologii i Chemii WAT, cytowana na stronie uczelni.

REKLAMA

Badaczka podkreśla, że nadal problemem jest zwiększenie wydajności produkcji wodoru, stabilność materiałów fotoaktywnych, ale też inne aspekty technologiczne procesu dotyczące pracy całego układu.

Nie ukrywam, że do wdrożenia tej metody jest jeszcze bardzo daleka droga. Niemniej jednak wierzę, że dzięki niestrudzonej pracy naukowców z całego świata uda się nam rozwiązać te trudności, aby umożliwić wydajne i ekologiczne wytwarzanie wodoru przy pomocy światła słonecznego – mówi Ewa Wierzbicka.

Pionierskie badania

Jako pierwsza autorka publikacji na ten temat dr Wierzbicka otrzymała tytuł „Emerging Investigator”, przyznawany młodym naukowcom przez „Materials Horizons”. Praca ma drugą lokatę w konkursie najlepszych publikacji, które ukazały się w 2022 roku w czasopiśmie – „2022 Materials Horizons Outstanding Paper Award”. Nagrodę otrzymują autorzy korespondencyjni, czyli odpowiedzialni za kierunek prowadzonych badań i całokształt artykułu. Wyróżniane są prace proponujące nową koncepcję lub nowy sposób myślenia, a nie tylko modyfikację czy ulepszenie wcześniejszych pomysłów.

Naukowcy z WAT wytworzyli membrany z nanoporowatego tlenku tytanu wypełnione złotymi nanodrutami. Jak tłumaczy dr Wierzbicka, nowatorskie jest nie tylko połączenie znanych technik anodyzacji i elektroosadzania do wytworzenia tych materiałów, ale także zaprojektowanie morfologii powierzchni, która pozwala poprawić wydajność wydzielania wodoru.

Wykorzystaliśmy dwie metody syntezy, czyli anodyzację w celu uzyskania nanoporowatych struktur TiO2 oraz elektroosadzanie złota w porach tego tlenku w celu utworzenia warstwy nanodrutów. Oryginalnym pomysłem było utworzenie nanoporowatej membrany TiO2 wypełnionej nanodrutami ze złota, odłączonej od podłoża tytanowego, a także wykorzystanie tych nanodrutów jako kolektora fotowzbudzonych elektronów do rozdziału i szybkiego transportu ładunków elektrycznych – wyjaśnia badaczka.

REKLAMA

Napęd: energia ze słońca

Nowe materiały mają zdolność do absorpcji światła i przetwarzania tej energii do wytworzenia wiązań chemicznych – w tym przypadku rozkładu wody z wytworzeniem gazowego wodoru i tlenu. W trakcie tego procesu generowane są tzw. fotoprądy, świadczące o przepływie ładunków pomiędzy elektrodami, na których dochodzi do wydzielenia odpowiednio tlenu i wodoru.

W przeciwieństwie do typowej elektrolizy, gdzie proces napędzany jest przez przyłożone zewnętrzne napięcie o relatywnie wysokim potencjale, tu główną siłą napędową procesu jest energia słoneczna. Niewielkie napięcie zewnętrzne służy tylko do ukierunkowania przepływu ładunków, wymuszenia przepływu elektronów i dziur do powierzchni przeciwnych elektrod.

W porównaniu do komercyjnie stosowanego procesu elektrolizy w badanej przeze mnie metodzie zapotrzebowanie na energię elektryczną, która musi zostać dostarczona do układu, jest znacznie mniejsze dzięki wykorzystaniu energii słonecznej, co z ekonomicznego i ekologicznego punktu widzenia jest bardzo korzystne – ocenia Ewa Wierzbicka.

Międzynarodowy zespół

Badania zainicjowane zostały podczas pobytu dr Wierzbickiej na stypendium Humboldta w Berlinie. Następnie były kontynuowane we współpracy z grupą elektrochemii Uniwersytetu Jagiellońskiego, a ukończone zostały w WAT.

Współautorami artykułu są elektrochemicy z UJ: dr Karolina Syrek, prof. dr hab. Grzegorz Dariusz Sulka oraz naukowcy niemieccy: dr Thorsten Schultz, prof. dr Norbert Koch oraz prof. dr Nicola Pinna.

Źródło: Nauka w Polsce

redakcja@gramwzielone.pl

© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.

REKLAMA
Komentarze

Brawa dla Pani doktor.

niedowartościowana 24-07-2023 08:12

zrobimy badania a wdrożenie i patent zrobią Niemcy. Morawiecki powinien wysłać grubą kasę i pilnować wdrożenia, a nie zajmować się skupowaniem działek od KK.

Czy powtórka z rozrywki? 24-07-2023 10:27

Kilka lat temu profesor opracował metodę syntezy węglowodorów (benzyny z CO2 i H2O) mechanizm znany na świecie, ale chodzi o znalezienie sposobu by był on tani i efektywny i taki się znalazł, wykonano instalację w kominie elektrowni Kozienice CO2 pod dostatkiem, wody też i ….. jak inne pomysłu do szuflady i cisza.

REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA
REKLAMA
Wywiady