Waterstof wordt om verschillende redenen geprezen als de 'brandstof van de toekomst'. Eerst, in vergelijking met de conventioneel gebruikte koolwaterstoffen, waterstof vertoont een hogere energieopbrengst. Tweede, het commerciële gebruik van waterstofbrandstof, die alleen water als bijproduct oplevert, zou helpen de dreigende crisis van de opwarming van de aarde te verzachten door het gebruik van uitputtelijke en vervuilende fossiele brandstoffen te verminderen. Dus, lopend onderzoek is gericht op efficiënte en milieuvriendelijke manieren om waterstofbrandstof te produceren.

Zonnewaterstofproductie door middel van een foto-elektrochemische (PEC) watersplitsingsreactie is een aantrekkelijke 'groene' methode voor de productie van waterstofbrandstof, vanwege het potentieel voor een hoge conversie-efficiëntie, lage bedrijfstemperaturen, en kosteneffectiviteit. Echter, efficiënte scheiding van waterstofgas uit een mengsel van gassen (syngas genoemd) onder verschillende omgevingsomstandigheden, blijkt een uitdaging te zijn. Een recent artikel gepubliceerd in het tijdschrift Scheidings- en zuiveringstechnologie probeert deze uitdaging aan te gaan. In dit onderzoek, een groep onderzoekers van het Nagoya Institute of Technology, Japan, onder leiding van professor Yuji Iwamoto, in samenwerking met onderzoekers in Frankrijk, heeft met succes een nieuw membraan gekarakteriseerd dat een zeer selectieve scheiding van waterstofgas gegenereerd uit de PEC-reactie mogelijk maakt. Prof. Iwamoto zegt, "Membraanscheiding is aantrekkelijk als goedkope waterstofgaszuiveringstechnologie. huidige technieken staan ​​voor verschillende uitdagingen, bijvoorbeeld, watergeïnduceerde zwelling met polymeermembranen en lagere waterstofpermeantie met metaal, polymeer, en ondersteunde vloeibare membranen. "

De onderzoekers ontwikkelden eerst een organisch-anorganisch hybride polymeermembraan, voornamelijk bestaande uit een polymeer genaamd polycarbosilaan (PCS), gevormd op een aluminiumoxide (Al ₂ O ₃ ) gebaseerde poreuze ondersteuning. Prof. Iwamoto legt verder uit, "Door PCS's met een hoog molecuulgewicht te gebruiken met een smeltpunt boven 200°C, we hebben aangetoond dat een superhydrofoob PCS-membraan kan worden afgezet op een mesoporeuze γ-Al ₂ O ₃ -gemodificeerde macroporeuze α-Al ₂ O ₃ buisvormige ondersteuning. "

Na het succesvol ontwikkelen van het PCS-membraan, de onderzoekers testten het onder PEC-reactieomstandigheden. zoals verondersteld, het PCS-membraan vertoonde een hoge hydrofobiciteit. Bovendien, onder de stroom van een gesimuleerd zeer vochtig gasmengsel bij 50°C, het PCS-membraan vertoonde een uitstekende waterstofselectiviteit. Verdere analyse onthulde dat de preferentiële waterstofpermeatie door het PCS-membraan werd bepaald door het "solid-state diffusie" -mechanisme. Algemeen, ongeacht de voorziene omgevingsomstandigheden, het PCS-membraan vertoonde een efficiënte waterstofgasscheiding.

Met de ontwikkeling en karakterisering van dit nieuwe PCS-membraan, het is onvermijdelijk dat de commerciële toepassing ervan niet alleen het gebruik van waterstof voor energiebehoeften zal vergemakkelijken, maar ook het gebruik van niet-hernieuwbare fossiele brandstoffen zal beteugelen. Prof. Iwamoto concludeert, "Met deze technologische ontwikkeling we verwachten grote vooruitgang in milieuvriendelijke en duurzame waterstofproductie."

Laten we hopen dat het gebruik van PCS-membraan een stap is in de richting van een op waterstof gebaseerde samenleving.