Realizarea a fost publicată în ultimul număr al Journal of the American Chemical Society. Cu un panou fotocatalitic de un metru pătrat, se pot produce aproximativ 10 litri de hidrogen într-o zi de lumină solară, cantitate ce este apoi folosită de o pilă electrică pentru a genera curent electric.
Producția actuală de hidrogen alimentată de soare se bazează în principal pe două metode: una folosește electricitatea pentru electroliza apei, care necesită echipamente complexe și costisitoare, în timp ce cealaltă folosește materiale semiconductoare drept catalizatori pentru a diviza direct moleculele de apă sub lumina soarelui.
Cheia descompunerii directe a apei cu lumina soarelui constă într-un material numit dioxid de titan. Când este expus la lumina soarelui, acesta funcționează ca o centrală electrică microscopică, generând perechi de electroni care descompun moleculele de apă în hidrogen și oxigen.
Cu toate acestea, dioxidul de titan pur are un defect critic – structura sa internă seamănă cu un labirint, ceea ce face ca electronii și ionii să se ciocnească aleatoriu, să se recombine și să se anihileze într-o milionime de secundă.
În plus, procesul de fabricare a materialului la temperatură ridicată duce adesea la pierderea atomului de oxigen. Au fost eliminate aceste probleme prin introducerea scandiului în aliaj, un alt element din grupa pământurilor rare, adiacent titanului pe tabelul periodic, pentru a restructura materialul.
Mai mult, atomii de scandiu reconstruiesc suprafața cristalului, creând fațete specifice care acționează ca „autostrăzi electronice”, permițând electronilor să scape din labirint.
Printr-un control precis, echipa de cercetare chineză a dezvoltat cu succes un aliaj special de dioxid de titan cu performanțe semnificativ îmbunătățite, care la utilizarea luminii ultraviolete a depășit un randament de 30%, eficiența producției de hidrogen sub lumina soarelui simulată fiind de 15 ori mai mare decât materialele de dioxid de titan încercate anterior.
China are în prezent peste 50% din producția globală de dioxid de titan, susținută de un lanț industrial robust. În plus, China se află printre liderii mondiali în ceea ce privește rezervele de scandiu.
Dan ATHANASIU
dan.athanasiu@ziuacargo.ro
