Detaily článku

Nový porézní materiál slibný pro výrobu obnovitelné energie z vody

Jedním z perspektivních zdrojů obnovitelné energie je plynný vodík vyráběný z vody pomocí slunečního záření. Vědci z Linköping University ve Švédsku vyvinuli materiál, nanoporézní kubický karbid křemíku, který vykazuje slibné vlastnosti k zachycování sluneční energie a dělené vody pro výrobu plynného vodíku.

Datum: 7.4.2021

štěpení molekul vody na vodík a kyslík slunečním světlem

Vodík má trojnásobnou hustotu energie než benzín. Lze jej použít k výrobě elektřiny pomocí palivového článku a automobily na vodíkový pohon jsou již komerčně dostupné. Když se k výrobě energie používá plynný vodík, jediným vytvořeným produktem je čistá voda. Naproti tomu se však při výrobě vodíku vytváří oxid uhličitý, protože nejčastěji používaná technologie, která se dnes používá, závisí na fosilních palivech. Při výrobě 1 tuny plynného vodíku se tedy uvolní 9-12 tun oxidu uhličitého.

Výroba plynného vodíku štěpením molekul vody pomocí solární energie je udržitelný přístup, který by mohl dodávat plynný vodík z obnovitelných zdrojů, aniž by vedl k emisím oxidu uhličitého. Hlavní výhodou této metody je možnost převést sluneční energii na palivo, které lze skladovat.

"Konvenční solární články produkují energii během dne a tato energie musí být buď okamžitě použita, nebo uložena například v bateriích. Vodík je slibný zdroj energie, který lze skladovat a přepravovat stejným způsobem jako tradiční paliva, jako je benzín a nafta, “říká Jianwu Sun.

Není to snadný úkol rozdělit vodu pomocí energie na slunci na plynný vodík. Aby to uspělo, je nutné najít nákladově efektivní materiály, které mají správné vlastnosti pro reakci, při které je voda (H20) štěpena na vodík (H20) a kyslík (02) pomocí fotovoltaiky. Energie ve slunečním světle, kterou lze použít k rozdělení vody, je většinou ve formě ultrafialového záření a viditelného světla. Proto je zapotřebí materiál, který může účinně absorbovat takové záření, aby vytvořil náboje, které lze oddělit a mít dostatek energie k rozdělení molekul vody na vodíkové a kyslíkové plyny. Většina materiálů, které byly dosud zkoumány, je buď neúčinných ve způsobu, jakým využívají energii viditelného slunečního světla (například oxid titaničitý, TiO2 absorbuje pouze ultrafialové světlo),nebo nemají vlastnosti potřebné k rozdělení vody na plynný vodík (například křemík, Si).

Výzkumná skupina společnosti Jianwu Sun zkoumala kubický karbid křemíku, 3C-SiC. Vědci vytvořili formu kubického karbidu křemíku, který má mnoho extrémně malých pórů. Materiál, kterému říkají nanoporézní 3C-SiC, má slibné vlastnosti, které naznačují, že jej lze použít k výrobě plynného vodíku z vody pomocí slunečního záření. Tato studie byla publikována v časopise ACS Nano a vědci v ní ukazují, že tento nový porézní materiál může účinně zachycovat a sklízet ultrafialové záření a většinu viditelného slunečního světla. Porézní struktura dále podporuje oddělení nábojů, které mají požadovanou energii, zatímco malé póry poskytují větší aktivní povrchovou plochu. To zvyšuje přenos náboje a zvyšuje počet reakčních míst, čímž se dále zvyšuje účinnost štěpení vody.

„Hlavním výsledkem, který jsme prokázali, je, že nanoporézní kubický karbid křemíku má vyšší účinnost separace náboje, díky níž je štěpení vody na vodík mnohem lepší než při použití planárního karbidu křemíku,“ říká Jianwu Sun.

Zdrojem informací je Chemeurope.
Kredit obrázku: Thor Balkhed/LiU

Pro kompletní informace si přečtěte celý článek.