Jedną z dróg do produkcji wodoru jest elektroliza przy użyciu prądu pochodzącego z farm wiatrowych lub paneli fotowoltaicznych. Istnieje jednak bezpośredni sposób otrzymywania wodoru na drodze fotokatalizy. Nad nowym materiałem na bazie aerożeli mającym zrewolucjonizować produkcję wodoru pracują naukowcy z Laboratorium Materiałów Wielofunkcyjnych ETH Zrich w Szwajcarii.
Aerożele to superlekkie materiały o bardzo dużej porowatości, zawierają nawet 99,8 proc. powietrza. Laboratorium Materiałów Wielofunkcyjnych w ETH Zurich prowadzone przez prof. Markusa Niederbergera pracuje nad aerożelami zbudowanymi z krystalicznych nanocząstek półprzewodnikowych.
Jeżeli w strukturze aerożelu znajdzie się dwutlenek tytanu (TiO2) o właściwościach fotokatalitycznych to pod wypływem promieni słonecznych zaczną zachodzić reakcje chemiczne. Wadą dwutlenku tytanu jest to, że wykorzystuje jedynie 5 proc. dostępnego widma światła słonecznego co bardzo ogranicza wydajność reakcji i powoduje jego nieprzydatność w zastosowaniach przemysłowych.
Doktorantka Junggou Kwon z zespołu naukowego Niederbergera zajmuje się obiecującymi modyfikacjami aerożelu dwutlenku tytanu polegającymi na umieszczeniu w ich strukturze atomów palladu i azotu. Dzięki tym modyfikacjom znacznie wzrastać może wydajność fotokatalityczna. Pierwsze testy z otrzymanych materiałów z użyciem metanolu i wody pokazały znaczący, bo ok. 70-krotny wzrost wydajności wytwarzania wodoru przy użyciu zmodyfikowanego fotokatalizatora tytanowego.
Więcej na ten temat w artykule naukowym: Kwon J, Choi K, Schreck M, Liu T, Tervoort E, Niederberger M: Gas-Phase Nitrogen Doping of Monolithic TiO2 Nanoparticle-Based Aerogels for Efficient Visible Light-Driven Photocatalytic H2 Production. ACS Applied Materials & Interfaces 2021 13 (45), 53691-53701. DOI: 10.1021/acsami.1c12579
Źródło: ethz.com