Waterstofproductie uit water is uitgebreid onderzocht om het te gebruiken als alternatief voor brandstof. Hoewel het de bedoeling is om milieuvervuiling te verminderen, zijn de meeste processen minder efficiënt en produceren ze grote hoeveelheden CO2-uitstoot. Recent onderzoek laat echter zien dat MOF de fotokatalytische waterstofproductie kan stimuleren.
Een samenwerking van Prof. Kyriakos Stylianou van de Oregon State University, College of Science, en zijn team van onderzoekers heeft een fotokatalysator die snelle en efficiënte waterstofproductie mogelijk maakt. De onderzoek toont aan dat de nieuwe tool nuttig kan zijn tegen broeikasgasemissies en klimaatverandering.
Prof. Stylianou zei: “Deze studie benadrukt het potentieel van MOF-afgeleide metaaloxide-heterojuncties als fotokatalysatoren voor praktische waterstofproductie, wat bijdraagt aan de ontwikkeling van duurzame en efficiënte energieoplossingen.”
Hoogtepunten
- In 1 uur produceerde een gram RTTA-1 meer dan 10,700 waterstofmicromol.
- Bij dit proces werd gebruikgemaakt van fotonen in een indrukwekkende hoeveelheid van 10%. Dat betekent dat 10 van de 100 fotonen die RTTA-1 bereiken, bijdragen aan de waterstofproductie.
In deze studie gebruikten onderzoekers een MOF om een metaaloxide-heterojunctie af te leiden. De afgeleide heterojunctie is een combinatie van 2 materialen met complementaire eigenschappen. Hiermee maken ze een katalysator die water efficiënt en snel splitst in waterstof wanneer het wordt blootgesteld aan zonlicht.
Ze noemen deze heterojunctie RTTA en het bevat MOF-afgeleid rutheniumoxide en titaniumoxide. Deze oxiden zijn gedoteerd met stikstof en zwavel. Na het testen van meerdere RTTA's met verschillende hoeveelheden oxiden, vonden ze een winnaar.
Professor Stylianou zei: “Van de verschillende RTTA-materialen vertoonde RTTA-1, met het laagste rutheniumoxidegehalte, de snelste waterstofproductiesnelheid en een hoge kwantumopbrengst.”
MOF's bestaan uit positief geladen metaalionen en organische linkermoleculen. Ze hebben ook instelbare structuren en kleine poriën. Bovendien zijn de Eigenschappen van MOF's worden bepaald door de componenten die in hun ontwerp zijn gebruikt.
Hier is nog een methode voor KIST-onderzoekers zeggen dat de productie van groene waterstof met actieve MXenes kosteneffectief is.
Niet-duurzame methoden voor waterstofproductie
Het methaan-stoomreformingmethode is een veelgebruikte conventionele methode om waterstof uit aardgas te winnen. Dit is in zijn geheel een koolstofproducerend proces. Deze methode omvat elektrokatalyse, waarbij elektriciteit door de katalysator wordt geleid. Deze methode vervuilt niet alleen het milieu, maar is ook duur. Per kilogram waterstof kost de productie ongeveer $ 1.50 en $ 5 voor 1 kg groene waterstofgeneratie.
Met betrekking tot de materialen die in het nieuwe onderzoek zijn gebruikt, zei prof. Stylianou: “Rutheniumoxide is niet goedkoop, maar de hoeveelheid die in onze fotokatalysator wordt gebruikt, is minimaal. Voor industriële toepassingen geldt dat als een katalysator een goede stabiliteit en reproduceerbaarheid vertoont, de kosten van deze kleine hoeveelheid rutheniumoxide minder belangrijk worden.”
Bron : Onderzoek van Oregon State University onthult betere manier om groene waterstof te produceren
