Naukowcy przygotowali materiał, który może przyczynić się do wypracowania efektywnej i taniej metody rozszczepiania cząstek wody na tlen i wodór, a tym samym do szerokiego zastosowania wodoru jako źródła paliwa. Wyrób zbudowany z krzemu i ditlenku krzemu, umożliwia wydzielenie tlenu z wody, co jest trudniejszą częścią rozdzielania cząstek. Profesor Edward Yu tłumaczy, że opracowanie materiału było trudne z uwagi na potrzebne właściwości, tj. absorpcję światła i nieuleganie degradacji w czasie zachodzenia reakcji:
– Okazuje się, że materiały, które dobrze absorbują światło słoneczne, są niestabilne w warunkach wymaganych dla reakcji rozszczepiania wody, podczas gdy materiały stabilne mają tendencję do bycia słabymi absorberami światła słonecznego. Te sprzeczne wymagania prowadzą do pozornie nieuniknionego kompromisu, ale poprzez połączenie wielu materiałów – jednego, który skutecznie pochłania światło słoneczne, takiego jak krzem, i innego, który zapewnia dobrą stabilność, takiego jak dwutlenek krzemu – w jednym urządzeniu, konflikt ten może zostać rozwiązany.
Użyte materiały i dalsze plany badaczy
W warstwie ditlenku krzemu o grubości 90 nanometrów badacze przygotowali aluminiowe ścieżki przewodzące prąd, żeby elektrony mogły łatwo przemieszczać się przez krzemionkę. Bez ścieżek powłoka z ditlenku musiałaby mieć najwyżej kilka nm, a to by znaczyło, że nie ochroniłaby krzemu przed degradacją w czasie reakcji. Wydzielenie cząstek tlenu z wody rozpoczyna się po oświetleniu urządzenia światłem słonecznym. Dalsze kroki naukowców to: przyśpieszenie reakcji, praca nad procesem wydzielania wodoru i komercjalizacja techniki. Badacze podkreślają, że ich metody są powszechne w produkcji elektroniki, stąd skalowanie ich powinno być łatwe. Ułatwienie rozszczepiania wody umożliwi wytwarzanie przyjaznego dla środowiska, tzw. zielonego wodoru. O innych kolorach pierwiastka w nowym numerze magazynu Przemysł Przyszłości obszernie pisał Jakub Wiech – cyfrowa wersja kwartalnika jest w naszej Bibliotece 4.0.
Strategia wodorowa
Technologie wodorowe są ważnym elementem Europejskiego Zielonego Ładu. Komisja Europejska uznaje, że jest on paliwem przyszłości i kluczowym elementem systemu energetycznego. Produkcja surowca ma wynieść 10 milionów ton rocznie. Pracami nad jej rozpoczęciem zajmie się m.in. Europejski Sojusz na Rzecz Czystego Wodoru, do którego należą m.in. producent autobusów Solaris i Grupa Azoty. W Polsce trwają prace nad „Polską strategią wodorową do roku 2030 z perspektywą do 2040 roku”. Projekt dokumentu zakłada wdrożenie technologii wodorowych w energetyce i w transporcie. Niskoemisyjny surowiec zredukuje również wytwarzanie dwutlenku węgla w przemyśle ciężkim.
