Onderzoekers van de Universiteit van Houston hebben een katalysator gevonden die met behulp van zonlicht snel waterstof uit water kan maken. mogelijk een schone en hernieuwbare energiebron creëren.

Hun onderzoek, online gepubliceerd zondag in Natuur Nanotechnologie , omvatte het gebruik van kobaltoxide-nanodeeltjes om water te splitsen in waterstof en zuurstof.

Jiming Bao, hoofdauteur van het artikel en een assistent-professor bij de afdeling Electrical and Computer Engineering aan de UH, zei dat het onderzoek een nieuwe fotokatalysator ontdekte en het potentieel van nanotechnologie aantoonde bij het ontwerpen van de eigenschap van een materiaal, hoewel er nog veel werk aan de winkel is.

Bao zei dat fotokatalytische watersplitsingsexperimenten al sinds de jaren 70 worden geprobeerd, maar dit was de eerste die kobaltoxide gebruikte en de eerste die neutraal water onder zichtbaar licht gebruikte met een hoge energieconversie-efficiëntie zonder co-katalysatoren of opofferende chemicaliën. Bij het project waren onderzoekers van UH, samen met die van de Sam Houston State University, de Chinese Academie van Wetenschappen, Staatsuniversiteit van Texas, Carl Zeiss Microscopie LLC, en Sichuan Universiteit.

Onderzoekers hebben de nanodeeltjes op twee manieren bereid, met behulp van femtoseconde laserablatie en door middel van mechanisch kogelfrezen. Ondanks enkele verschillen, Bao zei dat beide even goed werkten.

Er werden verschillende lichtbronnen gebruikt, variërend van een laser tot wit licht dat het zonnespectrum simuleert. Hij zei dat hij zou verwachten dat de reactie even goed zou werken bij gebruik van natuurlijk zonlicht.

Zodra de nanodeeltjes zijn toegevoegd en licht is aangebracht, het water scheidt vrijwel onmiddellijk in waterstof en zuurstof, twee keer zoveel waterstof produceren als zuurstof, zoals verwacht van de 2:1 waterstof-zuurstofverhouding in H2O-watermoleculen, zei Bao.

Het experiment heeft potentieel als bron van hernieuwbare brandstof, maar met een efficiëntie van ongeveer 5 procent van zonne-energie naar waterstof, de conversieratio is nog steeds te laag om commercieel levensvatbaar te zijn. Bao suggereerde dat een meer haalbare efficiëntie ongeveer 10 procent zou zijn, wat betekent dat 10 procent van de invallende zonne-energie door het proces zal worden omgezet in chemische waterstofenergie.

Andere problemen moeten nog worden opgelost, ook, inclusief het verlagen van de kosten en het verlengen van de levensduur van kobaltoxidenanodeeltjes, die de onderzoekers ontdekten, werd gedeactiveerd na ongeveer een uur reactie.

"Het degradeert te snel, " zei Bao, die ook aanstellingen heeft in materiaalkunde en het departement Scheikunde.

Het werk, ondersteund door de Welch Foundation, zal leiden tot toekomstig onderzoek, hij zei, inclusief de vraag waarom kobaltoxide nanodeeltjes zo'n korte levensduur hebben, en vragen over chemische en elektronische eigenschappen van het materiaal.