Istraživači sa Chalmersa razvili su fotokatalizator od konjugovanih polimera oblikovanih u nanopartikule koje bez upotrebe platine pod dejstvom svetlosti pretvaraju vodu u vodonik. U laboratorijskim uslovima 1 g materijala proizvede oko 30 L vodonika za jedan sat, ali sistem trenutno koristi vitamin C kao žrtveni donator elektrona. Sledeći cilj tima je postići kompletno razdvajanje vode bez aditiva, a napredak u zelenoj proizvodnji polimera povećava šanse za održivo skaliranje.
Novi fotokatalizator bez platine: konjugovani polimeri pretvaraju svetlost i vodu u vodonik
A Swedish-led team reports platinum-free solar hydrogen using conductive plastic nanoparticles, producing visible bubbles and strong lab output. (CREDIT: Mia Halleröd Palmgren)
U laboratoriji za hemiju na Tehnološkom univerzitetu Chalmers u Švedskoj, istraživači su pokazali da male nanopartikule električno provodljive plastike (konjugovani polimeri) mogu pod dejstvom simulirane sunčeve svetlosti brzo proizvoditi gas vodonik iz vode — bez upotrebe platine.
Reported Hydrogen Evolution Reaction (HER) rates in the literature, updated in January 2025, and compared to the HER rate achieved in this work. (CREDIT: Advanced Materials)
Kako funkcioniše sistem
Tim je oblikovao konjugovane polimere u nanopartikule koje imaju veliku površinu i poboljšan kontakt sa vodom. Molekularnim dizajnom su povećali hidrofilnost i smanjili gustoću pakovanja polimernih lanaca unutar čestica, što olakšava prodor vode i efikasniju razmenu naelektrisanja potrebnu za stvaranje vodonika.
Chemical structure of the polymers synthesized through a Suzuki-Miyaura cross-coupling polycondensation, highlighting in blue the electron accepting BTSO unit and in pink the electron donating thiophene unit. (CREDIT: Advanced Materials)
Ključni rezultati
U laboratorijskim uslovima tim je zabeležio da 1 gram polimera može proizvesti oko 30 litara vodonika za jedan sat pri osvetljenju koje simulira sunčevu svetlost. Ovaj rezultat pokazuje da polimeri bez platine mogu u određenim uslovima dostići ili nadmašiti performanse sistema koji koriste platinu kao ko-katalizator.
MD configurations. (CREDIT: Advanced Materials)
Ograničenja i naredni koraci
Trenutni eksperimentalni sistem još uvek zavisi od dodatka — askorbinske kiseline (vitamin C) — koja funkcioniše kao žrtveni donator elektrona i održava reakciju aktivnom. Istraživači navode da im je cilj postići overall water splitting (kompletno razdvajanje vode) gde će jedini ulazi biti sunčeva svetlost i voda, bez dodatnih hemikalija. Ostvarenje te faze može zahtevati nekoliko godina daljih istraživanja.
a) Absorption and b) emission spectra of PFgBTSO-Tx dispersions in water with different thiophene content. (CREDIT: Advanced Materials)
Održivost i skaliranje
Pored izbegavanja platine — retkog i skupog metala čija proizvodnja nosi ekološke i geopolitičke rizike — tim ističe i nedavni napredak u proizvodnji ovakvih provodljivih polimera bez upotrebe štetnih hemikalija. To je važno za stvaranje zaista održivog lanca snabdevanja ukoliko se tehnologija skalira.
Autori i publikacija
Rad vodi prof. Ergang Wang (Chalmers), a zajednički prvi autori su Alexandre Holmes (Chalmers) i Jingwen Pan (Uppsala, grupa Jiefang Zhu). Rezultati su objavljeni u časopisu Advanced Materials.
Zašto je važno
Ovaj pristup otvara put jeftinijim i održivijim polimernim fotokatalizatorima za proizvodnju solarnog vodonika, što može pomoći u skladištenju obnovljive energije i smanjenju emisija u sektorima koji teže čistim gorivima. Ipak, važno je naglasiti da su dosadašnji rezultati eksperimentalni i da je potrebna dalja optimizacija pre primene u industrijskom obimu.
Pomozite nam da budemo bolji.
