L'idrogeno come fonte di combustibile, piuttosto che idrocarburi come petrolio e carbone, offre molti vantaggi. La combustione di idrogeno produce acqua innocua con il potenziale di eliminare le emissioni di anidride carbonica e il loro carico ambientale. Alla ricerca di tecnologie che potrebbero portare a una svolta nella realizzazione di un'economia dell'idrogeno, un problema chiave è produrre idrogeno a basso costo. L'utilizzo di catalizzatori per scindere l'acqua è il modo ideale per generare idrogeno, ma farlo di solito richiede un input energetico da altre sostanze chimiche, elettricità, o una porzione di luce solare che ha un'energia sufficientemente elevata.

Ora i ricercatori dell'Università di Osaka hanno sviluppato un nuovo sistema catalitico per dividere in modo efficiente l'acqua e produrre idrogeno con l'energia della normale luce solare. Il loro studio è stato recentemente riportato in Angewandte Chemie Edizione Internazionale .

"Non è stato possibile utilizzare la luce visibile per la fotocatalisi, ma il nostro approccio di combinare fosforo nero nanostrutturato per la riduzione dell'acqua in idrogeno e vanadato di bismuto per l'ossidazione dell'acqua in ossigeno ci consente di utilizzare un'ampia gamma dello spettro solare per produrre idrogeno e ossigeno con un'efficienza senza precedenti, ", afferma l'autore principale Mingshan Zhu.

Il fosforo nero ha un piatto, struttura bidimensionale simile a quella del grafene e assorbe fortemente la luce in tutto lo spettro visibile. I ricercatori hanno combinato il fosforo nero con il vanadato di bismuto, che è un noto catalizzatore di ossidazione dell'acqua.

Allo stesso modo in cui le piante trasportano elettroni tra diverse strutture nella fotosintesi naturale per dividere l'acqua e produrre ossigeno, i due componenti di questo nuovo catalizzatore potrebbero trasferire rapidamente gli elettroni eccitati dalla luce solare. Anche le quantità dei due componenti sono state ottimizzate nel catalizzatore, portando alla produzione di idrogeno e ossigeno in un rapporto ideale 2:1.

Il coautore Tetsuro Majima afferma:"La realizzazione della produzione di idrogeno alimentata dalla luce solare è il fondamento di una società orientata all'idrogeno. Il nostro contributo supera un ostacolo significativo, ma resta ancora molto lavoro da fare per rendere l'idrogeno una pratica fonte di carburante in futuro".