Uczeni otwierają drogę do produkcji wodoru z wody, poprzez wykorzystanie do tego celu światła. Możliwość, że wodór stanie się nośnikiem energii zastępującym w istotnym stopniu ropę naftową, węgiel czy gaz, jest coraz bardziej realna.
Wodór jako nośnik energii
Wodór to pierwiastek, który dominuje we wszechświecie, będąc zarazem głównym elementem gwiazd. Na naszej planecie, choć występuje w ilościach śladowych w gazie ziemnym i wulkanicznym, to tworzy szereg związków, takich jak woda, białka, węglowodory czy cukry.
Unia Europejska promuje produkcję wodoru za pośrednictwem elektrolizy wody i zaangażowanie w proces energii ze źródeł odnawialnych (produkcja wodoru z fotowoltaiki). Wadą tej metody są niestety duże nakłady energetyczne. Jednak jest na to sposób. To innowacyjna technologia opracowana przez dr Wierzbicką wraz z zespołem, która umożliwia fotoelektrochemiczne i fotokatalityczne wydzielanie wodoru. Nie wymaga zewnętrznego napięcia, a emisja dwutlenku węgla w całej procedurze jest bliska zeru. Jakby tego było mało, rozwiązanie jest praktycznie bezkosztowe, ponieważ wykorzystuje energię słoneczną, za którą płacić nie trzeba.
Innowacyjna technologia w skrócie
Głównym celem badań – jak zaznaczyła dr Wierzbicka – było wytworzenie materiału fotoelektrokatalizatora, który mógłby być używany do rozkładu wody. Materiał zdolny do przekształcania energii z zaabsorbowanego światła w wiązania chemiczne jest bardzo skuteczny. Tlen i gazowy wodór – to elementy, które powstały w tym przypadku po tym, gdy do rozkładu wody zastosowano fotoelektrokatalizator. Metoda wykorzystuje napięcia o niskim potencjale.
Nowatorskim elementem służącym do zwiększenia wydajności produkcji wodoru jest wykorzystanie membran z łatwo dostępnego, nanoporowatego tlenku tytanu, wypełnionych złotymi nanodrutami.
Wyzwania i perspektywy
Przewiduje się, że do 2050 r. wodór może dostarczyć nawet 10% energii potrzebnej ludzkości do zastosowań przemysłowych i transportowych. Polska Strategia Wodorowa przedstawia ambitne plany na najbliższe lata – przewiduje utworzenie, do 2025 r., 32 stacji wodorowych na terenie kraju. Rozwój ma iść w parze z implementacją setek wodorowych autobusów.
Technologia, zanim na dobre wejdzie na rynek, musi jednak pokonać jeszcze kilka wyzwań. Chodzi np. o wydajność produkcji wodoru. Niestety pomimo zastosowania nowoczesnych materiałów skala produkcji nadal nie jest na tyle duża, aby z powodzeniem zaspokajała spore zapotrzebowanie. Poza tym trzeba popracować jeszcze nad stabilnością całości, a kluczem do tego jest dalsze udoskonalanie materiałów fotoaktywnych.
Mimo piętrzących się wyzwań dr Wierzbicka jest optymistycznie nastawiona i planuje dalej rozwijać projekt. Wierzy w to, że naukowcy są w stanie pokonać przeszkody, co pozwoli uruchomić energetykę wodorową na większą skalę.
