Vytáhneme vodík z mořské vody? Kredit: CC0 Creative Commons.

Vnější slupka téhle planety je z velké části pokrytá mořskou vodou. Je to obrovské množství zajímavých prvků, které by bylo možné nějak využít, zpracovat a v ideálním případě z nich získat energii. Oceány proto dráždí vědce, inženýry a snílky, kdykoliv jejich zrak padne na mořské vlny. S novým nanomateriálem by se jejich vize mohly přiblížit realitě.

Yang Yang. Kredit: University of Central Florida.

V dnešní době je v zásadě možné získávat vodík pro palivové články z mořské vody. Jenomže to stojí hodně energie a je to tím pádem ekonomicky k smíchu. Yang Yang z Univerzity centrální Floridy ale přišel s pozoruhodným hybridním nanomateriálem, který k produkci vodíku z mořské vody využívá solární energii. Dovede vyrobit vodík levněji a účinněji, nežli to zvládají dosavadní technologie.

Yang je expert na solární rozklad vody na vodík. Jeho týmu se povedl průlom, který by mohl udělat z mořské vody zajímavý zdroj energie. Na Floridě je to velmi aktuální, mají tam hodně moře i hodně Slunce. Klíčovým prvkem této technologie je fotokatalyzátor, čili materiál, který pohání chemickou reakcí díky světelné energii. Když Yang s fotokatalýzou začal, tak se snažil získat vodík z čisté vody. Nebylo to snadné. Ale udělat to samé s mořskou vodou je ještě mnohem těžší. Fotokatalyzátor totiž v takovém případě musí být dostatečně odolný, aby ho slaná voda záhy nerozežrala.

Fotokatalyzátor Yangova týmu to dokáže. Vyvinuli materiál, který ke katalytickém rozkladu vody na vodík využívá oproti jiným podobným materiálům mnohem širší spektrum elektromagnetického záření. A vydrží slanou vodu. Jejich technologie vykročila z laboratoře do reálného světa, kde funguje v mořské vodě.

Na Floridě je mají hodně moře i hodně Slunce. Kredit: Ex1le / Wikimedia Commons.

Yang a spol. použili fotokatalyzátor z hybridního nanomateriálu. Na ultratenký film z oxidu titaničitého chemicky vyleptali nepatrné nanorezonátory a materiál na některých místech potáhli nanovločkami ze sulfidu molybdeničitého, 2D materiálu z vrstvy o tloušťce jediného atomu. Typický fotokatalyzátor přemění na energii jenom záření o omezených vlnových délek. S novým nanomateriálem je ale možné využít záření o velkém rozsahu vlnových délek. Funguje od ultrafialové oblasti až o blízce infračervené záření. Oproti stávávajícím fotokatalyzátorům je to více než dvojnásobný rozsah.

Nanomateriál pro produkci vodíku z mořské vody. Kredit: University of Central Florida.

Podle Yanga je s jejich fotokatalyzátorem možné absorbovat mnohem více solární energie, nežli s dnes používanými materiály. Pokud by se jim povedlo tento materiál dostat na trh, tak by to mohlo slušně prospět ekonomice Floridy, i leckde jinde. Yang uvádí, že v mnoha případech je výroba vodíku, čili chemické energie ze solární energie, lepším řešením, nežli produkce elektřiny solárními panely. Elektřinu je nutné komplikovaně přechovávat v bateriích, zatímco vodík je možné relativně snadno uskladnit a transportovat.

Dobrou zprávou je i to, že výroba Yangova fotokatalyzátoru je vcelku jednoduchá a levná. Yangův tým navíc pokračuje ve svém výzkumu. Badatelé se soustředí na vypilování výrobního postupu, aby bylo možné fotokatalyzátor vyrábět ve velkém, a také zlepšují jeho výkon natolik, aby s ním bylo možné získávat vodík dokonce i z odpadní vody. 

Literatura
University of Central Florida 2. 10. 2017, Energy & Environmental Science online 28. 9. 2017.