En forskargrupp i Lund har lyckats skapa ett system för att producera vätgas direkt från solljus, där ett järnkomplex används i processen istället för ädelmetaller.
– Det är en otrolig fördel om vi kan använda ett så vanligt ämne för den här processen, berättar Kenneth Wärnmark, en av forskarna bakom studien.
Vätgas är en mycket effektiv energibärare som kan användas för att transportera, lagra och tillhandahålla energi. EU satsar på att bli en vätgasekonomi, bland annat för att minska det ryska gasberoendet, och vätgasen har stor potential som energikälla inom logistik och transport.
Gasen, som består av två väteatomer, kan produceras av många sorters energikällor. Problemet med dagens produktion är att cirka 95 procent skapas av fossila bränslen, som exempelvis naturgas, vilket bidrar till stora utsläpp av koldioxid. Alternativa tillverkningsmetoder är under utveckling, speciellt sådana som handlar om att sönderdela vatten, processer som dock kräver stora mängder elektricitet. Men i en ny studie, som publiceras i den vetenskapliga tidskriften Chemical Communications, har ett forskarlag i Lund lyckats hitta en metod som kan möjliggöra fossilfri framställning av vätgas i stor skala.
– Vi har för första gången lyckats använda ett järnkomplex som ljusabsorberande färgämne åt en vätgasproducerande katalysator. Sex procent av jordskorpan består av järn, så det är en otrolig fördel om vi kan använda ett så vanligt ämne för den här processen, berättar Kenneth Wärnmark, kemiforskare vid Lunds universitet och medförfattare till studien.
Stabilare process
Tidigare har så kallade fotokatalytiska vätgassystem fungerat bäst om ljusinfångaren har varit en ädelmetall så som rutenium eller iridium. Att en basmetall som järn effektivt kan användas som ljusinfångare kom inte som en total överraskning för forskargruppen som tidigare har använt liknande järnkomplex som ljusinfångare i solceller.
– Som det ser ut nu produceras vätgasen långsammare med järn jämfört med rutenium, men rutenuimkomplexen bryts ned snabbare, så vår process producerar ändå mer vätgas över tid, vilket är ganska viktigt i sammanhanget. Dessutom är rutenium sällsynt och dyrt.
Slipper använda el och naturgas
Den vanligaste metoden att storskaligt tillverka vätgas idag är genom ångreformering, där naturgas används som energikälla. Man kan även tillverka vätgas av el genom elektrolys. Att istället använda fotokatalys har enligt Kenneth Wänrmark flera fördelar mot dagens vätgasframställningsprocesser.
– Skillnaden är att vår metod fångar in solljuset direkt, det enda som behövs är sol, vatten och katalysatorvätskorna, så den här processen avlastar elnätet och är helt fossilfri. Även om vätgasen tillverkas av gröna energikällor som solel så behövs ju elen till annat, dessutom förlorar man mycket energi i processen och elektroderna i solceller innehåller platina som är svindyrt.
Lundaforskarna hoppas på sikt kunna använda den nya lösningen för att producera vätgas i stor skala. Vätgasen kan till exempel användas för att driva bränsleceller som kan ersätta otympliga batterier i större fordon som lastbilar, flygplan och båtar.
– Nu har vi sökt patent, och tanken är att starta ett företag som kommersialiserar tekniken så småningom. I framtiden skulle vi kunna producera vätgas billigt och i stor mängd helt fossilfritt med solljus som enda energikälla. Det kommer att behövas för att nå det fossilfria samhället, säger Kenneth Wärnmark.
Studien har genomförts i samarbete med Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet, och publiceras i tidskriften Chemical Communications.
Av Hilda Hultén
