Waterstof is veelbelovend als goedkope vorm van schone energie, maar het vinden van een efficiënte en betaalbare manier om de brandstof uit water te produceren - een techniek die bekend staat als watersplitsing - blijft een belangrijke wetenschappelijke uitdaging.

Een onderzoeker van de Universiteit van Houston werkt samen met een collega in Taiwan om holle goud-zilver nanoshells te gebruiken om de efficiëntie van fotokatalysatoren te verhogen, waar de gecombineerde nanocomposietmaterialen waterstof genereren uit water, alleen gevoed door zonlicht.

T. Randall Lee, Cullen Distinguished University Chair in chemie en associate dean voor onderzoek aan het UH College of Natural Sciences and Mathematics, zei dat de nanoshells het composiet fotokatalysatorsysteem in staat stellen een breder spectrum van beschikbaar licht te absorberen, verbetering van het vermogen van de fotokatalysator om waterstof van het water te scheiden, waardoor alleen zuurstof als bijproduct overblijft.

Lee is ook verbonden aan het Texas Center for Superconductivity aan de UH. Zijn werk aan het project wordt gefinancierd door een $ 150, 000 subsidie ​​van het U.S. Air Force Office of Scientific Research en volgt op een aantal jaren van deelname aan het U.S. Air Force-Taiwan Nanoscience Initiative. Zijn medewerker, Tai-Chou Lee van de Nationale Centrale Universiteit in Taoyuan City, Taiwan, was een voormalig postdoctoraal onderzoeker in zijn laboratorium aan de UH.

Waterstof kan worden gebruikt in de vorm van brandstofcellen om elektrische motoren aan te drijven of worden verbrand in verbrandingsmotoren. Maar het vinden van een praktische, goedkope en milieuvriendelijke manier om grote hoeveelheden waterstofgas te produceren was ongrijpbaar.

De meeste waterstof wordt tegenwoordig geproduceerd door middel van stoommethaanreforming en kolenvergassing, methoden die niet draagbaar zijn en de ecologische voetafdruk van de brandstof verhogen, ondanks het feit dat deze schoon brandt. Betrouwbaar en goedkoop waterstof kunnen produceren met alleen water en zonlicht zou een grote doorbraak zijn.

Lee's laboratorium richt zich op nanodeeltjes, dunne films en coatings op nanoschaal en andere nanomaterialen voor de energie- en gezondheidszorgindustrie, terwijl Tai-Chou Lee - de twee zijn niet verwant - in fotokatalyse werkt, licht gebruiken om een ​​chemische verandering teweeg te brengen.

UH's Lee zei dat het samenvoegen van de twee - met behulp van aan het oppervlak gemodificeerde holle goud-zilver nanoshells om de efficiëntie van de katalysator van Tai-Chou Lee te vergroten - een huwelijk is van fundamenteel onderzoek met een eindtoepassing.

Terwijl traditionele fotokatalysatoren doorgaans licht absorberen in het zichtbare bereik van ultraviolet en korte golflengte, door de nanoschillen toe te voegen, kan het katalysatorsysteem extra gebruik maken van zichtbare en nabij-infraroodgolflengten met lange golflengte, het verhogen van de algehele efficiëntie.

De onderzoekers publiceerden vorig jaar vroege resultaten van het werk; Lee zei dat de laatste subsidie ​​hem in staat zal stellen de efficiëntie van de nanoshells te verbeteren, die zijn gemaakt van een combinatie van goud en zilver, maar gecoat met een diëlektrisch materiaal dat essentieel is voor het bereiken van een overvloedige waterstofproductie.

"Als je zonneschijn kunt gebruiken om brandstof uit water te halen, dat is een echt schone energiebron, " zei Leen.