یک روش جدید برای تولید گاز هیدروژن

محققان با استفاده از به‌روزترین تئوری‌های محاسباتی نشان دادند، آلیاژی که با جانشینی 2 درصد آنتیمون در نیترید گالیوم (GaN-Sb‌‌) به دست می‌آید، دارای خواص الکتریکی مناسبی است که انرژی خورشید با استفاده از آن می‌تواند ملکول‌های آب را به هیدروژن و اکسیژن بشکند. این فرآیند تحت عنوان شکست فتوالکتروشیمی (PEC) آب شناخته می‌شود. در این فرآیند آلیاژ درون آب غوطه‌ور شده و سپس این ترکیب در معرض نور آفتاب قرار داده می‌شود. در نتیجه پیوند شیمیایی بین ملکول‌های هیدروژن و اکسیژن شکسته‌شده و پس از آن می‌توان هیدروژن به دست آمده را جمع‌آوری کرد.

تحقیقات قبلی در زمینه PEC روی مواد پیچیده (ترکیب‌های پیچیده) تمرکز داشت. اما دانشمندان تصمیم گرفتند برخلاف این رسم از موادی که به آسانی تولید می‌شود استفاده کنند حتی اگر این مواد فاقد آرایش مناسب الکترونی برای رسیدن به معیارهای PEC باشند. پروفسور منون می‌گوید: هدف ما این بود که ببینیم آیا با انجام تنظیمات کوچک در آرایش الکترونی این مواد می‌توان به نتایج مطلوب دست یافت یا خیر.

نیترید گالیوم یک نیمه‌هادی است که از سال 1990 تاکنون به شکل گسترده در ساخت LED‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. آنتیمون هم یک عنصر فلزی است که در سال‌های اخیر تقاضای استفاده از آن در کاربردهای میکروالکترونیکی، روند رو به رشدی داشته است. آلیاژ GaN-Sb‌‌‌ ‌اولین نمونه از مواد ساده و قابل تولید است که به عنوان کاندیدا در فرآیند PEC مورد توجه قرار گرفته است.در فرآیند PEC این آلیاژ عملکردی شبیه به کاتالیزور دارد. هم‌اکنون محققان در حال کار روی تولید این آلیاژ و تست قابلیت‌های آن به منظور تبدیل انرژی خورشید به هیدروژن هستند.مدت‌هاست که در گذر از منابع انرژی فعلی به منابع پاک‌تر از هیدروژن به عنوان یک ترکیب کلیدی و مهم یاد می‌شود. از هیدروژن می‌توان برای تولید الکتریسیته در سلول‌های سوختی، سوختن و تولید گرما یا استفاده در موتورهای احتراقی درونسوز اتومبیل‌ها استفاده کرد. هیدروژن هنگام سوختن با اکسیژن ترکیب‌شده و تنها محصول تولیدشده در نتیجه این احتراق بخار آب است. علاوه بر اینها هیدروژن کاربردهای فراوانی در علوم و صنایع دارد، چون گاز هیدروژن به شکل آزاد و به وفور در طبیعت یافت نمی‌شود باید از طریق آزادسازی هیدروژن از دیگر ترکیبات آن را تولید کرد. بنابراین نمی‌توان از هیدروژن به عنوان یک منبع انرژی یاد کرد، اما می‌توان آن را جزو حامل‌های انرژی به حساب آورد.در حال حاضر برای تولید هیدروژن از فرآیند شکست آب، نیاز به صرف الکتریسیته زیادی است. در نتیجه بیشتر هیدروژنی که هم‌اکنون تولید می‌شود با مصرف منابع تجدیدناپذیر انرژی همچون زغال‌سنگ و گازهای طبیعی تولید می‌شود. همچنین تولید هیدروژن به روش کنونی باعث انتشار وسیع دی‌اکسیدکربن خواهد ‌شد.