Na łamach Advanced Energy Materials możemy zapoznać się wynikami badań japońskich uczonych m.in. z Uniwersytetu Tokijskiego i Narodowego Instytutu Zaawansowanej Nauki i Technologii Przemysłowej, którzy pracowali nad wydajną formą fotoelektrolizera do rozszczepiania wody. Instalacja miałaby być zasilana energią słoneczną.
Czytaj też: Gigant motoryzacyjny przechodzi na paliwo wodorowe. Pominął przy tym jeden ważny szczegół…
Produkcja czystego wodoru w takiej wersji brzmi bardzo ekologicznie. Otrzymujemy żądany produkt bez żadnego grama emisji gazów cieplarnianych. Szkopuł tkwi w tym, że takie instalacje są wciąż bardzo mało wydajne i dlatego żadna z nich nie trafiła jeszcze na rynek komercyjny. Przyjmuje się ogólnie, że 10 proc. wydajności systemu jest dolnym progiem dla zastanawiania się nad masowym wykorzystaniem danego rozwiązania. Japońskim uczonym udało się pobić tę granicę i to dość znacznie.
Najczystsze paliwo wodorowe wyprodukowane w najwydajniejszy dotąd sposób
Jak wygląda fotoelektrolizer w wykonaniu Japończyków? Fotoanodę w elektrolizerze oparto na strukturze nanoprętu zbudowanego z azotku tantalu (Ta2N5). Natomiast komponent fotowoltaiczny absorbujący promieniowanie słoneczne składał się ze związku miedzi, indu i selenu (CuInSe2, Dual-CIS).
Podczas testów urządzenia półprzezroczysta fotoanoda osiągnęła sprawność konwersji energii na poziomie 12 proc. Zdaniem autorów, jest to najwyższa wartość wśród materiałów fotokatalitycznych. Co więcej, wydajność elektrody utrzymywała się powyżej 10 proc. przez ponad 6,5 godziny pracy.
Czytaj też: Paliwo wodorowe możemy mieć na wyciągnięcie ręki. Ta metoda wykorzystuje związek o osobliwym zapachu
Prawdopodobnie za tak doskonałym rezultatem fotoelektrolizy stoi efektywna absorpcja światła przez urządzenie oraz skuteczne wykorzystanie dziur wewnątrz azotku tantalu. Wyniki eksperymentów napawają optymizmem, ale badacze dodają, że wciąż jeszcze wiele przed nimi pracy. Stabilność i ochrona fotoanody są kluczowymi aspektami, nad którymi będą dalej działać.
Niemniej ich dokonania unaoczniają nam, że produkcja zielonego wodoru zasilana energią słoneczną jest możliwa na wysokim poziomie wydajności. Być może 12 proc. jest dopiero początkiem nowej serii rekordów na tym polu. Pozostaje nam tylko mieć taką nadzieję.