Megszületett egy forradalmian új technológia a hidrogén előállítására, amely napfény és nanohuzalok felhasználásával működik.

A forradalmi megoldás végre nagy mennyiségben teheti lehetővé hidrogén-üzemanyag előállítását. A cél az ipari méretű alkalmazás, amivel országok sora csökkentheti a kínai és orosz nyersanyag-függőséget.

Az Alberta Egyetem kanadai kutatócsoportja egy innovatív technológiát fejlesztett ki, amely lehetővé teszi a napfény és speciális anyagok segítségével a víz hatékony és tiszta bontását hidrogénre és oxigénre. Ez a fejlesztés, ha szélesebb körben megvalósul, forradalmasíthatja az üzemanyaggyártást, mivel hordozható, környezetbarát és magas energiasűrűségű megoldásokat kínál - számolt be róla a TechXplore.

A hidrogén előállításának jelenlegi módszere, amely leginkább napelemekkel termelt áramon alapuló vízbontást alkalmaz, gyakran drága és nem a leghatékonyabb megoldás. Ezzel szemben Karthik Shankar vezetésével a kutatócsoport egy innovatív megközelítést dolgozott ki, amely közvetlenül a napfény energiáját használja fel a víz lebontására. Ez a módszer nemcsak kevesebb energiaveszteséget eredményez, hanem gazdaságilag is kedvezőbb lehetőséget kínál.

Az innovációt kutató tanulmányban a csapat egy olyan megoldást fedezett fel, amely során egy olcsó, gyakran előforduló vegyületet, a karbamidot, hő alkalmazásával karbon-nitriddé alakítanak. Ez a vegyület, amely a műtrágyákban és a vizeletben is jelen van, rendkívül hatékonyan képes elnyelni a napfény energiáját. Ennek következtében az elektronok kiszabadulnak, miközben üres helyeket hagynak maguk után, ami új lehetőségeket teremt az energiahasznosítás terén.

A fizikában az elektron-lyuk párokat olyan energia-részecskéknek hívják, amelyek normál körülmények között gyorsan újra egyesülnek. Amikor azonban titán-dioxidot adunk a rendszerhez, és ezt karbon-nitriddel kombináljuk, egy átmeneti réteg alakul ki, amely elegendő ideig képes elkülöníteni az elektronokat és a lyukakat. Ez lehetővé teszi számukra, hogy reakcióba lépjenek. Az elektronok a vízben található protonokkal egyesülve hidrogéngázt hoznak létre, míg a lyukak a hidroxidionokkal reakcióba lépve oxigéngázt termelnek.

Az Alberta Egyetem kutatócsapata innovatív megközelítést alkalmaz a nanohuzalok használatával, amelyek különböző szögekből képesek befogni a napfényt. Ennek köszönhetően a rendszer felhős időben is hatékonyan működik. Az így előállított hidrogéngáz lehetővé teszi az energia tárolását anélkül, hogy nagy teljesítményű akkumulátorokra lenne szükség.

Az új megoldás elméletileg környezetbarátabb is, mivel a szilícium napelemek gyártása szennyező és energiaigényes folyamat. Eközben viszont Shankar csapata olcsó és bőségesen elérhető anyagokat használ, anélkül, hogy szélsőséges hőmérsékleten történő hevítést alkalmazna vagy jelentősebb szennyezést termelne.

"Egy napelemet használsz áramtermelésre, majd ezt az áramot használod úgynevezett száraz vízbontásra, elektrolízissel. Ez rengeteg energiaveszteséggel jár, míg a napfény közvetlen felhasználása hidrogéntermelésre sokkal hatékonyabb" - vezette le Shankar.

A tudós szerint a módszer javíthatja az energia- és nyersanyag-függetlenséget is, mivel jelenleg a világ szilíciumkészleteinek nagy része Kínából és Oroszországból származik. Az új eljárás lehetőséget adhat más országoknak arra, hogy saját erőforrásaikból állítsanak elő tiszta energiát.

A csapat jelenleg azt elemzi, hogy a karbamid helyett melamin alkalmazása jöhet-e szóba a folyamat során. Továbbá megjegyezték, hogy a módszer metanol felhasználásával hidrogén előállítására is alkalmas lehet, amely bár nem olyan tiszta, mint a víz, bizonyos körülmények között mégis értékes lehet. A kutatók optimistán viszonyulnak a technológia jövőjéhez, és azt remélik, hogy három-öt éven belül készen állhat a széleskörű, kereskedelmi célú alkalmazásra.