Vätgas är ett kraftfullt bränsle vars förbränning ger upphov till vatten. När världen är i färd med att ställa om från fossila bränslen till förnybar energi har intresset för gasen samtidigt ökat. I de flesta fall tillverkas dock den vätgas som används idag i till exempel vätgasbilar av naturgas – ett fossilt bränsle – med koldioxid som biprodukt.
För att inte bidra till klimatförändringarna vill man istället hitta effektiva sätt att tillverka vätgas från vattenmolekyler. Då bildas bara vätgas och syre. Man kan använda elektricitet för att klyva vattenmolekylerna men då går en stor del av energin till spillo. Hur klimatsmart det är beror dessutom såklart på hur elektriciteten har framställts.
Det pågår en del forskning på att använda solenergi för att klyva vattenmolekyler till väte och syre. Problemet med elektricitet från solenergi är annars att den måste användas omedelbart alternativt lagras i batterier. Om den däremot kunde omvandlas till vätgas så skulle det underlätta lagringen av energin.
I en ny studie som letts av Jianwu Sun, universitetslektor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi, IFM, vid Linköpings universitet, har forskare utvärderat ett nytt material som de anser har lovande egenskaper för att katalysera tillverkningen av vätgas med solenergi.
Materialet kallas nanoporöst kubiskt kiselkarbid, 3C-SiC, och innehåller stora mängder mycket små porer, vilket ökar dess kontaktyta med vattnet.
– Det här materialet har väldigt lovande egenskaper för klyvning av vattenmolekyler med hjälp av solenergi. Bland annat så absorberar det både UV-ljus och en stor del av det synliga ljuset, samtidigt som det skapar ”elektronhål” med olika laddningar, som ger energi till att klyva vattenmolekylerna, berättar Jianwu Sun.
Nästa steg i utvecklingen är att öka materialets effektivitet och stabilitet.
– Man har jobbat med det här materialet sedan 1990-talet och sedan jag startade upp min forskargrupp år 2015 har vi ökat dess effektivitet ordentligt. Den är dock fortfarande för låg för att materialet skulle kunna användas kommersiellt i dagsläget.
Jianwu Sun berättar att en av de lösningar forskarna ska utvärdera är att klä in (coata) det porösa materialet med en co-katalysator som drivs av energin från solljus.
Artikeln om nanoporöst kubiskt kiselkarbid har publicerats i tidskriften ACS Nano. Läs den här: Nanoporous Cubic Silicon Carbide Photoanodes for Enhanced Solar Water Splitting.