Exeter electrode harvests hydrogen by splitting water with light / L'elettrodo Exeter raccoglie l'idrogeno dividendo l'acqua con la luce
A team from Exeter University has made a significant hydrogen energy breakthrough, developing an electrode that splits water using only light.
The photo-electrode, made from nanoparticles of lanthanum, iron and oxygen, absorbs light before initialising electrochemical transformations to extract the hydrogen from water (H20). According to the Exeter team, the LaFeO3 device is not only cheap to produce but can also be recreated on a larger scale for mass use. Hydrogen energy produced using the photo-electrode would be free from carbon emissions and virtually limitless. The work is published in the journal Scientific Reports.
“We have shown that our LaFeO3 photo-electrode has ideal band alignments needed to split water into its constituents (H2 and O2) spontaneously, without the need of an external bias,” said lead author Govinder Pawar, who works at the university’s Environment and Sustainability Institute in Cornwall.
“Moreover, our material has excellent stability where after 21 hours of testing it does not degrade, ideal for water splitting purpose. We are currently working on further improving our material to make it more efficient to produce more hydrogen.”
Water splitting was first demonstrated by Fujishima and Honda using a titanium dioxide electrode. Since then, scientists have been on the hunt for the ideal material to perform the task. While many semiconductor materials have been found to be capable, none have been both abundant enough and functional in the visible part of the light spectrum to be considered practical for mass industrial use.
During testing, the LaFeO3 photoelectrode was found to have a faradaic efficiency of 30 per cent and showed ‘excellent’ stability over 21 hours. The Exeter team discovered that the material can straddle the water redox potential with the conduction band at −1.11 V above the reduction potential of hydrogen, meaning it does not require an additional bias to split water.
“With growing economies and population, fossil fuels will not be able to sustain the global energy demand in a ‘clean’ manner as they are being exhausted at an alarming rate,” said Pawar.
“Alternative renewable fuels sources must be found which can sustain the global energy demand. Hydrogen is a promising alternative fuel source capable of replacing fossil fuels as it has a higher energy density than fossil fuels (more than double), zero carbon emissions and the only by-product is water.”
ITALIANO
Un gruppo dell'Università di Exeter ha compiuto una svolta significativa nell'energia dell'idrogeno, sviluppando un elettrodo che divide l'acqua utilizzando solo la luce.
L'elettrodo, costituito da nanoparticelle di lantanio, ferro e ossigeno, assorbe la luce prima di inizializzare le trasformazioni elettrochimiche per estrarre l'idrogeno dall'acqua (H20). Secondo il gruppo di Exeter, il dispositivo LaFeO3 non è solo economico da produrre, ma può anche essere ricreato su una scala più ampia per l'uso di massa. L'energia dell'idrogeno prodotta usando l'elettrodo sarebbe esente da emissioni di carbonio e praticamente illimitata. Il lavoro è pubblicato sulla rivista Scientific Reports.
"Abbiamo dimostrato che il nostro elettrodo fotografico LaFeO3 ha gli allineamenti di banda ideali per dividere l'acqua nei suoi componenti (H2 e O2) spontaneamente, senza la necessità di una distorsione esterna", ha detto l'autore principale Govinder Pawar, che lavora presso l'ambiente e l'ambiente dell'università Istituto di sostenibilità in Cornovaglia.
"Inoltre, il nostro materiale ha un'eccellente stabilità in cui, dopo 21 ore di test, non si deteriora, ideale per scopi di scissione dell'acqua. Stiamo attualmente lavorando per migliorare ulteriormente il nostro materiale per renderlo più efficiente per produrre più idrogeno ".
La scissione dell'acqua è stata dimostrata per la prima volta da Fujishima e Honda utilizzando un elettrodo al biossido di titanio. Da allora, gli scienziati sono stati a caccia del materiale ideale per svolgere il compito. Mentre molti materiali semiconduttori sono stati trovati per essere in grado, nessuno è stato abbastanza abbondante e funzionale nella parte visibile dello spettro di luce per essere considerato pratico per l'uso industriale di massa.
Durante il test, il fotoelettrodo LaFeO3 è risultato avere un'efficienza faradaica del 30% e ha mostrato una stabilità "eccellente" per 21 ore. Il gruppo di Exeter ha scoperto che il materiale può scavalcare il potenziale redox dell'acqua con la banda di conduzione a -1,11 V sopra il potenziale di riduzione dell'idrogeno, il che significa che non richiede un'ulteriore distorsione per dividere l'acqua.
"Con le economie in crescita e la popolazione, i combustibili fossili non saranno in grado di sostenere la domanda globale di energia in un "modo pulito "poiché sono esauriti ad un ritmo allarmante", ha detto Pawar.
"È necessario trovare fonti alternative di combustibili rinnovabili in grado di sostenere la domanda globale di energia. L'idrogeno è una promettente fonte di combustibile alternativa in grado di sostituire i combustibili fossili in quanto ha una maggiore densità energetica rispetto ai combustibili fossili (più del doppio), zero emissioni di carbonio e l'unico sottoprodotto è l'acqua ".
Da:
https://www.theengineer.co.uk/exeter-electrode-harvests-hydogen/?cmpid=tenews_5106857&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
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