Onderzoekers van de Universiteit van Sydney hebben kwantumtechnieken toegepast om de elektrolyse van water te begrijpen, dat is de toepassing van een elektrische stroom op H2O om de samenstellende elementen waterstof en zuurstof te produceren.

Ze ontdekten dat elektronen door barrières in waterige oplossingen kunnen 'tunnelen', weg van de elektroden, neutraliserende ionen van onzuiverheden in dat water. Dit kan worden gedetecteerd in veranderingen in stroom, die toepassingen heeft voor biosensing, de detectie van biologische elementen in oplossing.

Deze neutralisatie van ionen in oplossing is een ander idee dan momenteel wordt aangenomen, waarbij de neutralisatie alleen aan het elektrodeoppervlak plaatsvindt.

Kwantumtunneling bij elektrolyse werd in 1931 voorgesteld door Ronald Gurney (een student van de Australische Nobelprijswinnaar William Bragg), maar is tot nu toe niet bevestigd.

Het idee dat tunneling door water echt voorkomt, werd vermoed door recent werk aan de scanning tunneling-microscoop, waarvan de uitvinding in 1986 de Nobelprijs voor natuurkunde kreeg.

Professor David McKenzie van de School of Physics zei:"Dit legt de basis voor nieuwe en snellere methoden om biomedische onzuiverheden in water te detecteren, met potentieel belangrijke implicaties voor biosensing-technieken."

Professor McKenzie zei ook:"Een beter begrip van elektrolyse wordt steeds belangrijker voor toepassingen in alternatieve energieën in wat soms de 'waterstofeconomie' wordt genoemd."

Zonder opslagmethoden, zonne-energie werkt alleen als de zon schijnt.

Om op andere momenten energie te produceren, een methode is om elektriciteit uit zonnecellen te gebruiken om water te elektrolyseren, waterstofgas produceren dat vervolgens kan worden opgeslagen en later kan worden verbrand om energie te produceren wanneer dat nodig is.

Het tunneleffect verwijst naar het kwantummechanische proces waarbij een deeltje door een barrière beweegt die in de klassieke natuurkunde niet zou moeten voorkomen.

Elektronen zijn in staat om op een niet-triviale manier te 'tunnelen' in biologische en chemische systemen, wat gevolgen heeft voor de fotosynthese en andere biologische systemen. Het gebeurt door barrières van slechts enkele nanometers dik, een miljardste van een meter.

Het onderzoek is uitgevoerd door professor McKenzie en zijn promovendus, Enyi Guoand wordt woensdag gepubliceerd in de Proceedings van de Royal Society A .