Przeskocz do treści

Delta mi!

Loading

Aktualności (nie tylko) fizyczne

Fotoprodukcja nadtlenku wodoru z wody morskiej

Piotr Zalewski

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: lipiec 2016
  • Publikacja elektroniczna: 1 lipca 2016

Metan jest, na poziomie atomowym, najefektywniejszym sposobem przechowywania wodoru. Niestety, jego spalanie uwalnia jedną cząsteczkę dwutlenku węgla na dwie cząsteczki wody. Dlatego czysty wodór jawi się jako najczystsze paliwo...

Niestety, ani nie jest tak łatwo je w sposób ekonomicznie opłacalny otrzymywać, ani (tym bardziej) przechowywać. Dlatego nadtlenek wodoru jest rozpatrywany jako alternatywne fotosyntetyzowalne paliwo dla ogniw paliwowych. Gęstość energii sześćdziesięcioprocentowego wodnego roztworu H2O2 wynosi  3 3,0 MJ/dm , co jest porównywalne ze sprężonym |(35 MPa) wodorem  3 (2,8 MJ/dm ) . Niestety, syntetyzowanie nadtlenku wodoru okazuje się nie takie proste.

Ostatnio jednak ukazała się praca [2], która daje nadzieję na efektywne fotokatalizowanie tego paliwa z najbardziej obfitego źródła, jakim jest morska woda. Reakcja utleniania wody morskiej połączona z redukcją cząsteczkowego tlenu zachodziła w fotokomórce z fotoanodą z mezoporowatego tlenku wolframu (m -WO3) oraz katodą z porfiny (C20H14N4) z kobaltem(II) w środku. Wyraźny wzrost efektywności reakcji z użyciem wody morskiej w porównaniu ze zwykłą wodą został przypisany jonom chloru.

Ostatecznie uzyskano efektywność konwersji energii słonecznej na elektryczną na poziomie 0,28 % (fotokatalityczna produkcja nadtlenku wodoru miała efektywność 0,55 % , a ogniwo paliwowe nim zasilane -50 %). Choć całkowita efektywność jest lepsza niż popularnych źródeł biopaliw (np. dla prosa rózgowego efektywność ta wynosi 0,2 %), to jest nadal wyraźnie niższa niż konwencjonalnych fotoogniw. Przewaga polega na możliwości magazynowania syntetyzowanego nadtlenku wodoru.

Autorzy artykułu [1] obiecują pracować nad opracowaniem niskokosztowej wielkoskalowej metody produkcji. Mają nadzieję na poprawienie efektywności przez użycie jeszcze bardziej zaawansowanych metod produkcji fotoelektrod, choć już teraz używali np. nanorurek węglowych.

Nie wiadomo, czy w przyszłości przemysł perhydrolowy ma szansę wyprzeć petrochemiczny, ale perspektywa jest ciekawa.


Do czytania
[1]
K. Mase, M. Yoneda, Y. Yamada oraz S. Fukuzumi: Seawater usable for production and consumption of hydrogen peroxide as a solar fuel, Nature Communications 7:11470;
DOI: 10.1038/ncomms11470