Zespół badaczy Kevina Sivuli z Federalnej Szkoły Politechnicznej w Lozannie (EPFL) opracował pod koniec 2012 r. Technikę pozwalającą na wytwarzanie wodoru z energii słonecznej, wody i rdzy. Latem 2013 roku zespołowi badawczemu Michael Grätzel, dyrektor Photonics and Interfaces Laboratory w EPFL, we współpracy z zespołem naukowców z Technion (Israel Institute of Technology), udało się scharakteryzować optymalne nanostruktury tlenku żelaza umożliwiające wydajną produkcję wodoru zgodnie z protokołem opracowanym przez Kevina Sivulę i jego zespół. Te dwa odkrycia łącznie mogą stać się rozwiązaniem, zarówno ekonomicznym, jak i ekologicznym, do magazynowania energii odnawialnych. Rzeczywiście, wraz z rozwojem energii odnawialnych konieczne staje się znalezienie narzędzi do magazynowania energii i udostępniania jej na żądanie.
Pomysł przekształcenia energii słonecznej w wodór nie jest nowy: naukowcy pracowali nad tym od ponad 40 lat, a EPFL zaangażowała się w ten głos w latach 90. dzięki pracy Michaela Grätzela, który ponadto za całą karierę otrzymał Marcel Benoist Prize 2013. Ten ostatni, we współpracy z kolegą z Uniwersytetu Genewskiego, wynalazł ogniwo słoneczne, znane jako „ogniwo fotoelektrochemiczne” (PEC), zdolne do wytwarzania wodoru bezpośrednio z wody. Teoretycznie model komórki PEC jest bardzo interesujący. Amerykańscy naukowcy również go wykorzystali i osiągnęli niezwykłą wydajność 12,6%. Jednak zastosowanie tej technologii jest ograniczone jej kosztem: wyprodukowanie 10 cm2 powierzchni kosztuje około 10.000 7 dolarów (czyli około 460 euro).
Zespół Kevina Sivuli postanowił zatem opracować opłacalną ekonomicznie technologię przy użyciu tylko niedrogich materiałów i technik. Proponowane urządzenie, wciąż eksperymentalne, było przedmiotem publikacji w czasopiśmie Nature Photonics. Wytwarza wodór z energii słonecznej, wody i tlenków żelaza, tj. rdza, nakładana na elektrody. Najdroższym materiałem jest szklana płytka. Ta technika, choć obiecująca, wykazywała jedynie niską wydajność, między 1,4 a 3,6%, w zależności od testowanego prototypu. Ponadto, stosując techniki transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM), badacze ze Szwajcarii i Izraela starali się precyzyjnie scharakteryzować obieg elektronów przez nanostruktury, które tworzą cząsteczki tlenku żelaza, gdy są one nakładane na elektrody. Porównując kilka z tych elektrod, których metoda produkcji jest obecnie opanowana, naukowcom udało się ustalić optymalną strukturę. Ta praca jest przedmiotem publikacji w czasopiśmie Nature Materials.
Obecne systemy, łączące konwencjonalne ogniwo fotowoltaiczne z elektrolizerem, wytwarzają wodór za cenę w najlepszym wypadku równą 15 euro / kg. Dzięki ich odkryciu badacze z EPFL mają nadzieję zaoferować rozwiązanie w cenie kosztu równej 5 euro / kg. Obecnie pracują nad rozwojem procesu przemysłowego umożliwiającego produkcję elektrod na dużą skalę.
Źródło: bulletins-electroniques.com/actualites/74128.htm