Billigt väte från solljus och vatten

Genom att göra ett solcellsmaterial mer motståndskraftigt kan forskare ha hittat ett sätt att göra artificiell fotosyntes – det vill säga att använda solljus för att göra bränsle – tillräckligt billigt för att konkurrera med fossila bränslen.

Om du vill ha väte för att driva en motor eller en bränslecell är det mycket billigare att få det från naturgas än att göra det genom att klyva vatten. Solenergi skulle dock kunna konkurrera med naturgas som ett sätt att göra väte om solprocessen var någonstans mellan 15 och 25 procent effektiv, säger det amerikanska energidepartementet. Även om det är mer än dubbelt så effektivt som nuvarande metoder, forskare vid Stanford University har nyligen utvecklat material som skulle kunna göra det möjligt att nå det målet. Arbetet beskrivs i journalen Vetenskap .

Ett sätt att tillverka väte med solljus är att använda en solpanel för att tillverka elektricitet och sedan använda den elen för att driva en kommersiell elektrolysör som delar vatten och bildar väte och syre. Men att kombinera solpanelen och elektrolysören i en enhet kan vara billigare och mer effektivt. Elektronerna som produceras när ljus träffar ett solcellsmaterial kan underlätta kemiska reaktioner, och kapitalkostnaderna för en maskin skulle sannolikt vara lägre än kostnaden för två (se Ett grönare 'konstgjort blad', Sun Catalytix söker andra akten med flödesbatteri och artificiellt Fotosyntesansträngning tar rot).

Sedan en tid tillbaka har forskare vetat att man kan närma sig 15 till 25 procent verkningsgrad om man kombinerar två solcellsmaterial i ett sådant system. En solcell skulle driva hälften av den vattensplittrande reaktionen - bilda väte. Den andra kan bilda syre.

Vätgasdelen är i stort sett löst nu, men forskare har haft problem med syrehalvan. De mest effektiva solcellsmaterialen för denna reaktion (till exempel kisel) korroderar snabbt. Stanford-forskarna upptäckte att de kunde få kisel att hålla i dagar, snarare än bara några timmar, genom att belägga det med ett skyddande lager av nickel bara två miljarder av en meter tjockt. Materialen splittrade vatten i tre dagar innan forskarna stoppade experimentet för att undersöka materialen för skador. De hittade ingen.

Andra material - som metalloxider - kan hålla så här länge, men de delar vatten mycket långsamt. De nya materialen är en storleksordning snabbare, säger John Turner , en forskare vid Nationellt laboratorium för förnybar energi i Golden, Colorado. Över 40 års arbete med oxider har inte gett ett sådant resultat, säger han.

Det kan ta ett tag innan materialen används i kommersiell väteproduktion. För att uppnå den nödvändiga effektiviteten skulle materialen fortfarande behöva inkorporeras i ett system som använder två solceller. Och en stor återstående fråga är hur länge materialen kan hålla. För att vara ekonomiskt skulle ett system behöva köras i minst fem år, säger Turner.

Dölj