Att använda solenergi för att ekonomiskt skörda väte från vatten skulle kunna hjälp ersätta koldioxidbaserade bränslekällor och minska världens fotavtryck. Det har dock varit en praktiskt taget omöjlig uppgift för människor att hitta material som kan öka väteproduktionen så att den kan konkurrera ekonomiskt med kolbaserade bränslen.
I en studie rapporterar ett forskargrupp under ledning av Pennsylvania State University att de har tagit ett steg mot att övervinna utmaningen med ekonomisk vätgasproduktion genom använder datorer för att hitta material som kan påskynda separationen av väte när vattnet exponeras för ljus. Denna process är känd som fotokatalys.
Betydelsen av väte
Både el och solenergi kan användas för att separera väte från vatten, som består av två väteatomer och en syreatom. Solljus används för att generera elektricitet för att skapa väte, vilket i sin tur säkert skulle konverteras tillbaka till el, kanske inte är fördelaktigt eller ekonomiskt effektivt.
Även om solenergi används för att direkt producera väte från vatten undviker detta ytterligare steg, måste forskare fortsätta att studera hur man använder den direkta omvandlingen av solväte på ett sätt som konkurrerar mot bränslen baserat på det. kol, såsom bensin.
Forskarna rapporterade sina resultat i den vetenskapliga tidskriften Energy and Environmental Science, använde en typ av beräkningsmetod som kallades "high-throughput material screening" för att begränsa en lista över mer än 70,000 XNUMX olika föreningar sex lovande kandidater att när den tillsätts till vatten kan den möjliggöra solväteproduktionsprocessen.
En billigare form av energi
Om denna teknik skulle kunna utvecklas skulle det vara väldigt ekonomiskt billigare. Väte kan produceras för 1.60 dollar, i motsats till bensin som är värt upp till 3.20 dollar. För halva priset kan du därför få samma mängd energi med väte som med bensin till halva priset och spara energi, vilket är fördelaktigt för miljön.
Laget som används Roar-datorn från Pennsylvania State University för att göra beräkningarna. Datorer är det viktigaste verktyget för att påskynda processen att hitta rätt material som används mest i olika experiment. I sin tur försäkrar de att användningen av datorer inte ersätter experiment, eftersom datorn meddelar dig vilka material som är mest lovande, men ändå måste den experimentella studien genomföras.
Efter att ha granskat föreningarna som listas i Materials Project-databasen, ett slags online open access-lager av kända och förväntade material, utvecklade teamet en algoritm för att identifiera material med egenskaper som skulle göra dem lämpliga för produktionsprocessen. väte. Material som effektivt kunde dissociera vatten testades också, liksom material som erbjöds god kemisk stabilitet.
Teamet fokuserade på oxider - kemiska föreningar som består av minst en syreatom - eftersom de kan syntetiseras på rimlig tid med standardprocesser. Men de arbetar med andra material än oxider för att se om det finns fler material som används för produktion av väte. Arbetet krävde samarbete från alla discipliner, vilket var en lärande upplevelse för forskargruppen.
