Caltech-onderzoekers hebben een ontdekking gedaan die naar hun zeggen zou kunnen leiden tot de economisch levensvatbare productie van zonnebrandstoffen in de komende jaren.

Voor jaren, Onderzoek naar zonne-brandstof heeft zich gericht op het ontwikkelen van katalysatoren die water kunnen splitsen in waterstof en zuurstof met alleen zonlicht. De resulterende waterstofbrandstof kan worden gebruikt om motorvoertuigen aan te drijven, elektrische installaties, en brandstofcellen. Aangezien het enige dat geproduceerd wordt door de verbranding van waterstof water is, er wordt geen koolstofvervuiling aan de atmosfeer toegevoegd.

In 2014, onderzoekers in het lab van Harry Gray, Caltech's Arnold O. Beckman hoogleraar scheikunde, ontwikkelde een watersplitsende katalysator gemaakt van lagen nikkel en ijzer. Echter, niemand wist helemaal zeker hoe het werkte. Veel onderzoekers veronderstelden dat de nikkellagen, en niet de ijzeratomen, waren verantwoordelijk voor het watersplitsend vermogen van de katalysator (en anderen vinden het leuk).

Om het zeker te weten, Bryan Hunter (PhD '17), een voormalig fellow aan het Resnick Institute, en zijn collega's in Gray's lab creëerden een experimentele opstelling die de katalysator van water uithongerde. "Als je wat van het water weghaalt, de reactie vertraagt, en je bent in staat om een ​​foto te maken van wat er gebeurt tijdens de reactie, " hij zegt.

Die foto's onthulden de actieve plaats van de katalysator - de specifieke locatie waar water wordt afgebroken tot zuurstof - en toonden aan dat ijzer de watersplitsingsreactie uitvoerde, niet nikkel.

"Ons experimenteel ondersteunde mechanisme is heel anders dan wat werd voorgesteld, " zegt Jager, eerste auteur van een paper gepubliceerd op 6 februari in Joule , een tijdschrift voor onderzoek naar duurzame energie, beschrijving van de ontdekking. "Nu kunnen we beginnen met het aanbrengen van wijzigingen aan dit materiaal om het te verbeteren."

Grijs, wiens werk zich al tientallen jaren richt op zonne-energie, zegt dat de ontdekking een "game changer" voor het veld zou kunnen zijn.

"Dit zal mensen wereldwijd waarschuwen dat ijzer bijzonder goed is voor dit soort katalyse, "zegt hij. "Ik zou helemaal niet geschrokken zijn als mensen deze katalysatoren over vier of vijf jaar gaan gebruiken in commerciële toepassingen."

Het artikel dat het onderzoek beschrijft in Joule is getiteld, "Een ijzer (VI) watersplitsend tussenproduct in niet-waterige media vangen."