Een team van onderzoekers verbonden aan verschillende instellingen in Japan heeft een betere manier ontwikkeld om watermoleculen te splitsen om waterstof te produceren met behulp van zonlicht. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , de groep beschrijft hun techniek en hoe goed het werkte. Simone Pokrant met Inscripta, Inc. heeft een artikel in News and Views gepubliceerd waarin de problemen worden geschetst waarmee wetenschappers te maken hebben gehad bij het gebruik van zonlicht voor elektrolyse en ook het werk van het team in hetzelfde tijdschriftnummer beschrijft.

Terwijl de planeet steeds warmer wordt door de aanhoudende uitstoot van broeikasgassen, wetenschappers zoeken naar alternatieven voor het verbranden van benzine in auto's - een belangrijke bijdrage aan de opwarming van de aarde. Een belangrijk onderzoeksgebied was het vervangen van benzine in auto's door waterstof - wanneer het verbrandt, het produceert geen broeikasgassen. Maar dergelijke inspanningen zijn gedwarsboomd door efficiëntie en economische problemen. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben een nieuwe kijk op het gebruik van strontiumtitanaat, een oxide van strontium en titanium. Wetenschappers weten sinds de late jaren 1970 dat het kan worden gebruikt om watermoleculen fotokatalytisch te splitsen, maar hebben geen economische manier kunnen vinden om het te gebruiken. De onderzoekers in Japan hebben manieren gevonden om verschillende hindernissen voor algemeen gebruik te omzeilen.

De onderzoekers pasten verschillende nieuwe technieken toe op het gebruik van strontiumtitanaat als fotokatalysator. De eerste betrof onderdrukking van ladingsrecombinatie door verbetering van de kristalliniteit en vermindering van het aantal chemische defecten in het kristalrooster. De tweede techniek omvatte extra onderdrukking van ladingsrecombinatie door selectief cokatalysatoren op de kristalfacetten af ​​te zetten. Een derde techniek omvatte het voorkomen van ongewenste nevenreacties door de rhodium-cokatalysator te bedekken in een beschermend omhulsel gemaakt van een chroomverbinding.

De combinatie van verbeteringen aan de techniek leidde tot een hogere externe kwantumefficiëntiescore (de fractie van de fotonen die de reactie treft die de fotokatalysator kan gebruiken om watermoleculen te splitsen) - ze behaalden 96% bij gebruik van hun techniek met de fotokatalysator bij het testen met bestraalde licht. Er is meer werk nodig voordat hun techniek kan worden vertaald naar reële omstandigheden, maar de onderzoekers suggereren dat hun werk aantoont dat een dergelijke aanpak levensvatbaar is.

© 2020 Wetenschap X Netwerk