Νέα φωτοκαταλυτική τεχνολογία του Oregon State University αξιοποιεί την ηλιακή ενέργεια για την παραγωγή υδρογόνου από νερό, χωρίς την ανάγκη πρόσθετου ακριβού μεταλλικού καταλύτη - Το υλικό BVR-19 βασίζεται σε μια πρωτοποριακή χημεία θείου και μπορεί να σχηματιστεί σε υδατικό διάλυμα σε θερμοκρασία δωματίου, δημιουργώντας νέες προοπτικές για χαμηλότερο κόστος πράσινου υδρογόνου
Ένα νέο φωτοκαταλυτικό υλικό που αναπτύχθηκε από επιστήμονες του Oregon State University μπορεί να παράγει υδρογόνο από νερό με τη βοήθεια του φωτός, χωρίς να απαιτείται πρόσθετος ακριβός μεταλλικός καταλύτης. Η ανακάλυψη ανοίγει έναν νέο δρόμο στην προσπάθεια να μειωθεί το κόστος παραγωγής πράσινου υδρογόνου και να καταστεί η ηλιακή ενέργεια άμεσα αξιοποιήσιμη ως καθαρό καύσιμο.
Η νέα τεχνολογία βασίζεται σε ένα υλικό που ανήκει στην οικογένεια των metal-organic frameworks (MOFs), κρυσταλλικών και πορωδών υλικών των οποίων η δομή μπορεί να προσαρμόζεται ώστε να αποκτά συγκεκριμένες ιδιότητες.
Η ομάδα του Kyriakos Stylianou στο College of Science του Oregon State University ανέπτυξε το BVR-19, ένα φωτοκαταλυτικό υλικό που ενεργοποιείται από το φως και μπορεί να επιταχύνει τη διάσπαση του νερού για την παραγωγή υδρογόνου.
Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του BVR-19 βρίσκεται στη χημεία του θείου. Το υλικό διαθέτει έναν ασυνήθιστο δεσμό θείου-θείου, ο οποίος διασπάται προσωρινά όταν εκτίθεται στο φως, δημιουργώντας ιδιαίτερα δραστικά είδη θείου. Με αυτόν τον τρόπο, τα οργανικά τμήματα του υλικού απορροφούν την ενέργεια του φωτός και μεταφέρουν ηλεκτρόνια εκεί όπου απαιτούνται για την παραγωγή υδρογόνου.
Χωρίς πρόσθετο ακριβό μέταλλο
Η προσέγγιση αυτή διαφοροποιείται από τον συμβατικό σχεδιασμό πολλών καταλυτικών υλικών, καθώς το BVR-19 δεν χρειάζεται έναν επιπλέον ακριβό μεταλλικό καταλύτη για να πραγματοποιήσει τη φωτοκαταλυτική αντίδραση.
Το στοιχείο αυτό θεωρείται ιδιαίτερα σημαντικό για την προοπτική μείωσης του κόστους, καθώς η τιμή και η διαθεσιμότητα των υλικών αποτελούν βασικές προκλήσεις για την ευρύτερη ανάπτυξη τεχνολογιών πράσινου υδρογόνου.
Επιπλέον, το BVR-19 παρουσιάζει ένα ακόμη πλεονέκτημα: σχηματίζεται αυθόρμητα σε υδατικό διάλυμα και σε θερμοκρασία δωματίου, γεγονός που περιορίζει την απαιτούμενη ενέργεια για την παρασκευή του.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η συγκεκριμένη χημική προσέγγιση μπορεί να λειτουργήσει ως «οδηγός» για τον σχεδιασμό νέων φωτοκαταλυτικών υλικών, με υψηλότερη απόδοση και χαμηλότερο κόστος.
Το μεγάλο στοίχημα του κόστους
Η σημασία της ανακάλυψης γίνεται μεγαλύτερη αν εξεταστεί το κόστος των διαφορετικών μεθόδων παραγωγής υδρογόνου. Η κυρίαρχη βιομηχανική μέθοδος, η αναμόρφωση φυσικού αερίου με ατμό (steam methane reforming), παράγει υδρογόνο με ταυτόχρονη έκλυση διοξειδίου του άνθρακα.
Αντίθετα, η παραγωγή υδρογόνου από νερό με χρήση ανανεώσιμης ενέργειας μπορεί να περιορίσει δραστικά το ανθρακικό αποτύπωμα. Ωστόσο, το κόστος παραμένει σημαντικό εμπόδιο. Σύμφωνα με τα στοιχεία που συνοδεύουν τη μελέτη, το υδρογόνο από φυσικό αέριο κοστίζει περίπου 1,50 δολάρια ανά κιλό, ενώ το πράσινο υδρογόνο περίπου 5 δολάρια ανά κιλό.
Η ομάδα του Oregon State University εκτιμά ότι τα νέα «design rules» που προκύπτουν από την έρευνα μπορούν να βοηθήσουν στην ανάπτυξη αποτελεσματικότερων υλικών για την παραγωγή ηλιακών καυσίμων.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Journal of the American Chemical Society και υποστηρίχθηκε από το Murdock Charitable Trust, το National Science Foundation και το College of Science του Oregon State University.
www.worldenergynews.gr
