Ρίξτε στον εαυτό σας ένα ποτήρι νερό και ρίξτε μια ματιά σε αυτό. Αυτό το νερό περιέχει άφθονη πηγή καυσίμου, υδρογόνου. Το υδρογόνο καίει καθαρά σε αντίθεση με τα ενεργειακά προϊόντα με βάση τη βενζίνη. Ακούγεται πολύ καλό για να είναι αληθινό; Οι επιστήμονες στην Ιαπωνία χώρισαν με επιτυχία το νερό σε υδρογόνο και οξυγόνο χρησιμοποιώντας ελαφρούς και σχολαστικά σχεδιασμένους καταλύτες, και το έκαναν με τη μέγιστη απόδοση που σημαίνει ότι δεν υπήρξε σχεδόν καμία απώλεια και ανεπιθύμητες παρενέργειες πλευρικές αντιδράσεις. Αυτή η τελευταία ανακάλυψη στην παραγωγή ηλιακού υδρογόνου καθιστά την πιθανότητα κλιμακούμενης, οικονομικά βιώσιμης παραγωγής υδρογόνου περισσότερο από πιθανή, ανοίγοντας το δρόμο για την ανθρωπότητα να κάνει τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια.
Ο διαχωρισμός του νερού με τη χρήση καταλυτών και ηλιακού φωτός, που ονομάζεται φωτοκατάλυση, είναι μια πολλά υποσχόμενη μέθοδος για την επίτευξη παραγωγής ηλιακού υδρογόνου για δεκαετίες. Ωστόσο, οι περισσότερες προηγούμενες προσπάθειες απέφεραν μόνο μια εξωτερική κβαντική απόδοση μικρότερη από περίπου 50% που αντιπροσωπεύει τη δυσκολία στον αποτελεσματικό σχεδιασμό καταλύτη για πραγματική χρήση στον κόσμο. Ο καταλύτης έπρεπε να σχεδιαστεί καλύτερα έτσι ώστε κάθε απορροφημένο φωτόνιο από την πηγή φωτός να χρησιμοποιείται για την παραγωγή υδρογόνου. Το κλειδί για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας ήταν η στρατηγική τοποθέτηση των συν-καταλυτών και η πρόληψη ελαττωμάτων στον ημιαγωγό.
Δημοσιευμένος στο τεύχος 27 Μαΐου του Nature, ο Tsuyoshi Takata του Πανεπιστημίου Shinshu κ.ά. έσπασε τα νέα σύνορα στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιώντας τιτάνιο στροντίου με ντοπαρισμένο αλουμίνιο ως φωτοκαταλυτή, οι ιδιότητες του οποίου έχουν μελετηθεί εκτενώς και ως εκ τούτου είναι καλύτερα κατανοητές. Επιλέγουν συν-καταλύτες ρόδιο για υδρογόνο με οξείδιο του χρωμίου, και κοβάλτιο-οξείδιο για οξυγόνο, με τη βελτιστοποίηση τους για να συμμετάσχουν μόνο στις επιθυμητές αντιδράσεις. Αυτή η μέθοδος κατέστησε δυνατή την αντίδραση να μην έχει απώλειες ανασυνδυασμού.
Αυτά τα νέα ευρήματα ανοίγουν τις πόρτες για την επίτευξη κλιμακούμενης και οικονομικά βιώσιμης παραγωγής ηλιακού υδρογόνου. Οι σχεδιαστικές στρατηγικές τους κατάφεραν να μειώσουν τα ελαττώματα που οδηγούν σε σχεδόν τέλεια απόδοση και οι γνώσεις που λαμβάνονται θα εφαρμοστούν σε άλλα υλικά με έντονη απορρόφηση του ορατού φωτός. Απαιτείται ακόμα περισσότερη δουλειά για να μπορέσουμε να τρέξουμε τα αυτοκίνητά μας στο υδρογόνο, επειδή αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε στη χρήση υπεριώδους φωτός και άφθονου ορατού φωτός από τον ήλιο παρέμεινε αχρησιμοποίητη. Ωστόσο, αυτή η μεγάλη ανακάλυψη κατέστησε αυτή τη δυνατότητα όχι πλέον πολύ καλή για να είναι αληθινή, αλλά θεωρητικά, μόνο θέμα χρόνου. Ας ελπίσουμε ότι θα ενθαρρύνει τους επιστήμονες, τους ερευνητές και τους μηχανικούς να συμμετάσχουν σε αυτόν τον τομέα, φέρνοντας τη χρήση ηλιακής ισχύος υδρογόνου πολύ πιο κοντά.
