A Szingapúri Nemzeti Egyetem (NUS) kutatói a víz elektrolízise során a hidrogén előállításának folyamatát vizsgálták a laboratóriumban, mikor érdekes felfedezést tettek: rájöttek, hogy egy bizonyos katalitikus anyagot használva, fény hatására megváltozik a reakció szokásos lefolyása és ez nagyban növeli az elektrolízis energiahatékonyságát. A kutatók előtt korábban ismeretlen hatás megfigyelésére egy véletlen esemény következtében került sor - a NUS beszámolója szerint a laboratóriumban állandóan bekapcsolt világítás egy éjszaka során kialudt és másnap reggel a munkába érkező kutatók arra lettek figyelmesek, hogy az elektrolízisben használt nikkel-hidroxid alapú katalitikus egység teljesítménye jelentősen csökkent.

Az esemény még 2019-ben történt, de ahhoz, hogy utánajárjanak a folyamat mögött meghúzódó okoknak és bizonyítsák, hogy a módosulást a fény hiánya okozta, valamint minden kétséget kizáró bizonyítékot szerezzenek arra, hogy a felfedezésen alapuló új módszer a vízbontás megvalósítására működőképes és csökkentheti az elektrolízis energiaigényét, három éven át kellett újabb és újabb kísérleteket végezni, így a felfedezésről szóló tanulmányt csak idén, október 26-án publikálták a Nature-ben.

A bonyodalmakat a kutatások során az okozta, hogy a nikkel alapú katalitikus anyag használata nem egyedülálló metódus, hanem megszokott technika a laboratóriumokban, de, mivel korábban még nem volt rá példa, hogy a fény bármilyen hatással lenne a működésére, vagy befolyásolná a teljesítményét, ezért a jelenséget minden szempontból alaposan fel kellett tárni és több alkalommal is megismételni az eredményeket.

"A teljesítménybeli csökkenést senki sem vette észre korábban, mert senki sem végezte el a kísérletet a sötétben."

- mondta Hszüe Csün Min, az egyetem professzora.

A jelenség újdonsága abban áll, hogy a redoxireakció, vagyis az elektrolízis alatt bekövetkező elektronátadási folyamat váltakozott a fény hatására a fém és oxigén alapú mechanizmusok között.

"Általában az elektronátadás kizárólag a fém redox kémiai reakciókon vagy az oxigén redox kémiai reakciókon keresztül zajlik, a fém és oxigén redoxireakciók egyidejű megjelenése nélkül az elektronátadási útvonalon."

- írják a tanulmányban.

Ezt a fajta elektron transzfert kihasználva bizonyos lépések, amelyek korlátozták az elektrolízis gyorsaságát és hatékonyságát a korábban alkalmazott módszerek esetében, kikerülhetővé válnak és "ennek eredményeképpen azoknak a elektrokatalizátoroknak a hatékonysága, amelyek ezen az útvonalon keresztül működnek, felülmúlják a korábbi elektrokatalizátorokét."

Ahhoz azonban, hogy ipari méretekben is használható legyen a technológia, a fény általi módosításnak megfelelő körülményeket kell teremteni: például a vizet tartalmazó tartályok átlátszóra cserélésével, ami lehetőséget ad rá, hogy a természetes fény indítsa be a folyamatokat és ne kelljen energiapazarlóbb mesterséges megvilágítást alkalmazni. Az elektrolízis hatékonyságának növelése hozzájárulhat a hidrogén előállításának optimalizálásához és ahhoz, hogy megfelelő mennyiségben álljon rendelkezésre az alapanyag, amit egyre több területen használnak az iparban és a közlekedésben is. A hidrogén vízből való kinyerésével egyszerűen megoldható az előállítás, de ahhoz, hogy igazán környezetbarát alternatívát jelentsen a fosszilis tüzelőanyagokkal szemben, a gyártási folyamat energiaellátását is zöld módon, megújuló forrásokból kell biztosítani, például szél-, vagy napenergia használatával.

Az újfajta, alacsonyabb energiaigényű elektrolízis segítségével könnyebben lehetne biztosítani a kellő energiát a termeléshez és az így készült zöld hidrogén potenciálisan nagy szerepet játszhat többek között a közlekedés megreformálásában is.

(Fotó: National University of Singapore, BMW, Getty Images /petmal)

Kiderült, miért nem elég hatékony az elektrolízises vízbontás a hidrogén üzemanyag előállítása során A hidrogén alapú autózás jövőjének egyik kerékkötője az emberek által kialakított közlekedési rendszer, ami főként a fosszilis üzemanyagokra épül. A másik a nanorészecskék slendrián munkavégzése, amit most egészen közelről figyeltek meg.