Un material dezvoltat la Oregon State University produce hidrogen din apă cu ajutorul luminii
Cercetătorii de la Oregon State University (OSU) au dezvoltat o familie de materiale care folosesc lumina pentru a produce hidrogen din apă. Studiul evidențiază BVR-19, un material care accelerează această reacție cu ajutorul energiei luminoase și permite obținerea rapidă și eficientă a hidrogenului.
Cercetarea a fost coordonată de Kyriakos Stylianou, cercetător la facultatea de științe OSU College of Science și directorul Materials Discovery Laboratory, cunoscut ca MaD Lab. Rezultatele au fost publicate în Journal of the American Chemical Society, potrivit news.oregonstate.edu, care a anunțat descoperirea pe 28 septembrie 2026.
Lumina declanșează o schimbare temporară în structura materialului
BVR-19 este un cadru metalo-organic (MOF), adică o structură cristalină poroasă, alcătuită din ioni metalici cu sarcină pozitivă și molecule organice care îi leagă. Porii au dimensiuni nanometrice, iar structura poate fi ajustată prin alegerea componentelor.
Materialul funcționează ca fotocatalizator: absoarbe lumina, ajunge la un nivel energetic mai ridicat și folosește energia pentru a accelera reacția chimică. Un catalizator mărește viteza unei reacții fără să sufere el însuși o schimbare chimică permanentă.
În cazul BVR-19, expunerea la lumină rupe temporar o legătură între doi atomi de sulf. Astfel apar forme reactive ale sulfului, implicate în procesul de producere a hidrogenului.
„Componenta organică face munca importantă. În loc să ne bazăm în principal pe atomii de metal, materialul nostru folosește componentele sale organice care conțin sulf pentru a capta energia luminii și a deplasa electronii acolo unde este nevoie de ei pentru a produce hidrogen. Aceasta reprezintă un mod diferit de a gândi felul în care ar trebui proiectate aceste materiale”, a explicat Kyriakos Stylianou în relatarea publicată de Oregon State University.
Potrivit cercetătorului, procesul nu necesită un catalizator metalic suplimentar costisitor, ceea ce ar putea simplifica proiectarea viitoarelor sisteme de producere a hidrogenului cu lumină. BVR-19 se sintetizează spontan, în soluții apoase, la temperatura camerei, o caracteristică pe care Stylianou o consideră un avantaj energetic.
Costul hidrogenului verde rămâne peste cel al variantei obținute din gaz
Stylianou indică un cost actual de aproximativ 5 dolari pe kilogram pentru hidrogenul verde, comparativ cu aproximativ 1,50 dolari pe kilogram pentru cel produs prin reformarea metanului cu abur. Această metodă convențională folosește gaz natural și generează dioxid de carbon.
Obținerea hidrogenului prin descompunerea catalitică a apei este mai curată decât metoda bazată pe gaz natural, explică cercetătorul. Procesele actuale folosesc electrocataliza, adică trecerea curentului electric prin catalizator. Sustenabilitatea lor depinde de folosirea energiei regenerabile, care trebuie să fie și ieftină pentru ca producția să fie competitivă.
„Munca noastră oferă un model pentru proiectarea unor materiale mai bune, care pot reduce costul hidrogenului verde. Schimbând metalul și păstrând restul materialului în esență neschimbat, am descoperit de ce unele versiuni ale MOF funcționează mult mai bine decât altele. Aceste rezultate oferă noi reguli de proiectare pentru crearea unor materiale mai eficiente pentru producerea de combustibili cu ajutorul energiei solare”, a adăugat Stylianou.
Cercetătorul consideră rezultatele un posibil instrument pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră și combaterea schimbărilor climatice. Hidrogenul are deja mai multe utilizări.
- În pilele de combustie pentru mașini.
- La fabricarea unor substanțe chimice, inclusiv amoniacul.
- La rafinarea metalelor.
- La producerea materialelor plastice.
Structurile metalo-organice permit milioane de combinații
Componentele alese determină proprietățile fiecărui cadru metalo-organic. Potrivit lui Stylianou, există milioane de structuri posibile: cercetătorii în chimie au sintetizat aproape 100.000, iar proprietățile altor jumătate de milion au fost prezise.
La studiu au participat membrii MaD Lab Emmanuel Musa, Dylan Pyle, Jacob Lessard, Andrzej Gladysiak, Ankit Yadav, Silas Blessed și Prayash Mohanty.
Alături de ei au lucrat cercetătorii Oregon State University Logan Lancaster, Taylor Krueger, Min Soo Jung, Galen Fritz, Jacob Hirschi, Hongliang Huang, William Stickle, Xiulei „David” Ji, Chong Fang și Tim Zuehlsdorff.
Studiul a fost sprijinit de Murdock Charitable Trust, National Science Foundation și OSU College of Science.
