Hidrogenul promite sa ofere o alternativa curata si sustenabila la combustibilii fosili si, se spera, ar putea deveni un jucator major in mixurile energetice viitoare pentru multe natiuni. Cu toate acestea, in prezent, este de obicei produs doar folosind panouri solare pentru a genera electricitate, urmata de electroliza apei, care este foarte scumpa si ineficienta.
Condusa de Karthik Shankar, metoda echipei U of A foloseste direct lumina soarelui pentru a descompune apa, ceea ce necesita mai putina energie si ar putea fi mult mai ieftin. Acest lucru se realizeaza, explica ei, prin utilizarea inovatoare a ureei (o substanta chimica comuna si ieftina, adesea gasita in ingrasaminte si urina) si transformarea acesteia intr-un material numit nitrura de carbon folosind caldura.
Echipa explica faptul ca aceasta nitrura de carbon absoarbe cu usurinta lumina soarelui. Aceasta ofera electronilor sai energie suplimentara si ii elimina, lasand in urma „gauri” acolo unde se aflau inainte electronii.
In fizica, aceste piese in miscare perechi se numesc electron-gaura. De obicei, acesti electroni si gauri se recombina foarte rapid si se anuleaza reciproc.
Dar cand se adauga dioxid de titan (un alt material ieftin), acesta formeaza o jonctiune cu nitrura de carbon. Aceasta mentine electronii si gaurile energizate separate suficient de mult timp pentru a fi utile.
La randul lor, acesti electroni reactioneaza cu protonii (din apa) si produc hidrogen gazos (H₂). Gaurile, pe de alta parte, reactioneaza cu ionii hidroxil (tot din apa) si produc oxigen gazos (O₂).
Unul dintre principalele beneficii ale noii metode este ca poate functiona atat in zilele innorate, cat si in zilele insorite. Acest lucru se realizeaza prin utilizarea nanofirelor care pot capta lumina soarelui din multe unghiuri diferite.
De asemenea, teoretic, procesul este mai ecologic, deoarece fabricarea panourilor solare din siliciu (tehnologia dominanta in prezent) este murdara si consumatoare de energie.
„Folosesti un panou solar pentru a genera electricitate, apoi folosesti acea electricitate pentru a face ceea ce se numeste descompunerea uscata a apei prin electroliza”, a explicat Shankar. „Aceasta implica un consum semnificativ de energie, in timp ce utilizarea directa a luminii solare pentru a genera hidrogen este mult mai eficienta”, a adaugat el.