Napfény és víz felhasználásával képesek hidrogént előállítani az Emory egyetem által kifejlesztett katalizátoros technológiával.
A korábban ismert víz oxidációs katalizátorok (Water Oxidation Catalyst – WOC) mindegyikénél gyorsabb és hatásosabb az újonnan fölfedezett katalizátor.
A WOC folyamat megfelelő működéséhez szelektivitásra, stabilitásra és sebességre van szükség. A folyamat hatékonyságának növeléséhez, illetve annak tanulmányozásához pedig elengedhetetlen a homogenitás. Ezeknek a feltételeknek leginkább a kobalt felel meg, ráadásul olcsón és nagy mennyiségben áll rendelkezésre.
A mostani kutatás beleillik az Emery biológiai alapú megújuló energia központjának kutatássorozatába, amelyben az olyan természeti folyamatok, mint például a fotoszintézis, utánzásával szeretnének tiszta energiát előállítani.
A technológia lényege, hogy a katalizátor megtalálása után olyan rendszert alakítsanak ki, amely hidrogénre és oxigénre bontja a vizet. Lényeges, hogy a keletkező hidrogén a tüzelőanyag, amelynek égése során a felszabaduló energia mellékterméke ismét csak víz, vagyis egy zöldenergia ciklus alakul ki.
A folyamat működéséhez három problémát kell megoldani: fénykollektort kialakítani, katalizátort találni a víz oxidálásához, és egy másik katalizátorra lelni a hidrogénnek a vízből való kivonásához. Bár mindhárom nehézség megoldása kemény feladat, a legnagyobb kihívást mégis a WOC folyamat kialakítása jelenti.
– Olyan WOC-ot szeretnénk kialakítani, amely mentes a szerves struktúráktól, mert azok az oxidáció folyamán önmagukat is leépítik – mondja a kísérletet vezető Craig Hill szervetlen kémikus.
Az enzimek természetes katalizátorokként működnek az növények oxigéntermelési folyamataiban, de hihetetlenül instabilak, ezért csak nagyon rövid ideig „élnek”.
Az egyetem kutatói a fotoszintézis néhány alapvető jellegzetességének másolásával egy szintetikus, szénmentes homogén rendszert hoztak létre, amelyben az oxidációs folyamatban használt katalizátor stabilabb bármely természetes katalizátornál.
A siker jelentősnek mondható, hiszen számos laboratórium kísérletezett már hasonló katalizátor előállításával, de a több mint 40 katalizátor egyike sem volt elég stabil: a szerves összetevők elégtek az oxidáció során.
A Hill vezette laboratórium vezetésével először két évvel ezelőtt sikerült stabil, homogén, szénmentes WOC-ot kifejleszteni, amely még gyorsabb is volt az egyéb ismert technológiáknál. Miután az eredetileg használt ruténium viszonylag ritka és drága, a tudósok az olcsóbb és nagyobb mennyiségben föllelhető kobalttal kezdtek el kísérletezni.
A kísérlet részletes leírását itt olvashatják.
