Combustibilul pe bază de hidrogen ar putea deveni o sursă de energie regenerabilă accesibilă și perfect curată. Asta, dacă oamenii de știință ar descoperi o metodă ieftină și facilă de separare a apei în moleculele ei constituente.
În teorie, acest lucru este destul de simplu: circularea unui curent electric prin apă, pentru a produce hidrogen și oxigen. Doar că procesul necesită atât de multă electricitate, încât nu este fezabil.
Cel puțin până acum. Cercetătorii de Institutul Tehnologic Technion, din Israel, au reușit să parcurgă unul dintre cei doi pași esențiali ai procedeului, și anume compresiunea, cu eficiență de 100% – doborând complet recordul anterior de numai 60%. Acest lucru se traduce prin faptul că toată energia investită în reacție iese pe partea cealaltă, fără pierderi.
Dacă și celălalt pas al separării apei – oxidarea – ar putea fi perfecționat, hidrogenul sub formă de combustibil ar deveni un candidat viabil, fără emisii, pentru alimentarea vehiculelor și dispozitivelor noastre electronice.
Procesul compresiunii s-a dovedit atât de eficient, deoarece a fost alimentat în întregime de lumină, folosindu-se de nano-tije cu rolul de catalizator al propagării reacției. În majoritatea reacțiilor, catalizatorii sunt substanțe chimice, dar nano-tijele lungi de 50 nanometri folosite în acest sistem funcționează ca nano-catalizatori; ei absorb fotonii unei surse luminoase și apoi eliberează electroni în sensul separării apei în hidrogen și oxigen.
Dar acest procedeu necesită doi pași, deoarece el nu presupune doar simpla dezbinare a celor trei atomi din molecula H2O. Reacția completă necesită folosirea a două molecule H2O, care sunt apoi separate prin oxidare și compresiune.
Adică, în primul pas al separării – „reacția-pe jumătate” oxidare -, patru atomi de hidrogen individuali sunt produși deodată cu o moleculă O2. În „reacția-pe-jumătate” compresiune, cei patru atomi de hidrogen sunt împerecheați în două molecule H2, prin adăugarea de electroni, ceea ce produce forma folositoare de hidrogen: gazul H2.
Acest al doilea pas al reacției a fost eficientizat acum, iar el produce aproximativ o sută de molecule H2 per nano-tijă în fiecare secundă – iar fiecare mostră conține circa 600 trilioane de nano-tije. Asta înseamnă că foarte mult hidrogen combustibil poate fi generat rapid.
Acum, echipa de cercetători dorește să realizeze o versiune mai scalabilă a sistemului. Momentan, acesta necesită un nivel de pH foarte ridicat, care nu este ideal pentru aplicațiile mundane, iar nano-tijele pot coroda în timp. Cert este că suntem cu un pas (important) mai aproape de folosirea hidrogenului sub formă de combustibil.
Credit foto: Lilac Amirav, Technion-Israel Institue of Technology; Kalisman, et al. ©2016 American Chemical Society
