Tutkimus: Vihreän vedyn laaja tuotanto askelta lähempänä
Vihreän vedyn sähkökatalyyttistä tuotantoa pidetään yhtenä ratkaisuna uusiutuvan energian hyödyntämiseen ja varastointiin. Puolijohdemateriaalit voivat tulevaisuudessa toimia kustannustehokkaana ja kestävämpänä vaihtoehtona vedyn (valo)sähkökemiallisessa tuotannossa.
Jyväskylän yliopiston tutkijat ovat kansainvälisten kollegojen kanssa selvittäneet, miten uusia puolijohdemateriaaleja voi käyttää vihreän vedyn tuotannossa kalliiden ja harvinaisten jalometallien sijaan, yliopisto tiedottaa. Keskeinen tavoite energiatuotannon siirtymässä kohti uusiutuvia on vihreän vedyn laajamittainen tuotanto.
Tällä hetkellä vihreän vedyn tehokkaimmat sähkökatalyyttiset tuotantotavat perustuvat jalometalleihin, joiden hinta ja saatavuus rajoittavat tuotannon laajentamista. Jyväskylän yliopiston kemian laitoksella on kehitetty menetelmä, joka mahdollistaa puolijohteiden sähkökemian mallintamisen. Tämä avaa yliopiston mukaan solmuja kohti puolijohteiden käyttöä ja tuotannon laajentamista edullisemmilla ja yleisemmin saatavilla alkuaineilla.
”Toisin kuin perinteisissä metallipohjaisissa katalyyteissa, puolijohdemateriaaleissa voidaan hyödyntää yleisempiä ja edullisempia alkuaineita. Puolijohde-elektrodien kehitystä on kuitenkin hidastanut se, ettei niiden sähkökemiallisia ja katalyyttisiä ominaisuuksia tunneta yhtä hyvin kuin metallien”, tutkimushanketta johtaneet professori Karoliina Honkala sekä yliopistonlehtori, akatemiatutkija, Marko Melander Jyväskylän yliopistosta kertovat.
Puolijohteiden sähkökemiaa on tutkittu aikaisemmin vähemmän kuin metallien, sillä tutkimusmenetelmät ovat olleet puutteellisia. Merkittävä löytö tutkimuksessa oli uuden ilmiön tunnistaminen.
”Tässä tutkimuksessa sovelsimme menetelmää vedynkehitysreaktion tutkimiseen siten, että pystyimme sekä mallintamaan että kokeellisesti mittaamaan, miten elektrodipotentiaalin muuttaminen käynnistää vedyn muodostumisen”, Melander sanoo.
Aiemmin tuntematon ilmiö puolijohteiden sähkökemialle, elektrodipotentiaalin ohjaama polaronien muodostuminen, avaa tutkijoiden mukaan uusia mahdollisuuksia katalyyttien kehittämiseksi.
Tutkimukseen osallistui useita tutkijoita Jyväskylän yliopistosta sekä kiinalaisista yliopistoista. Tutkimus on julkaistu Nature Communications -lehdessä.
