Combustibil obţinut cu ultraviolete

Dioxid de titan este un fotocatalizator sub acţiunea ultravioletelor. De asemenea s-a constatat că dioxidul de titan, atunci când este dopat cu ioni de azot sau dopat cu oxid metalic ca trioxid de wolfram, este un fotocatalizator sub acţiunea ultravioletelor. Acesta are un puternic potențialul de oxidare în prezenţa apei şi are ca reacţie crearea de ioni de hidrogen.  

Proprietățile fotocatalitice ale dioxidului de titan au fost descoperite de Akira Fujishima în 1967. Procesul pe suprafața de dioxid de titan a fost numit efectul Honda-Fujishima . 

Dioxidul de titan, în strat subțire și sub formă de nanoparticule are potențial de utilizare în producția de energie: ca un fotocatalizator, se poate efectua hidroliză ; de exemplu, disociază molecula de apa şi se obţine hidrogen și oxigen. 

Gazul obţinut  poate fi folosit drept combustibil. 

Eficiența acestui proces poate fi mult îmbunătățit prin doparea cu oxid de grafen. 

Utilizarea dioxidului de titan (TiO2) ca fotocatalizator pentru producerea de hidrogen din apă prin intermediul energiei solare este o zonă de cercetare activă și promițătoare în domeniul energiei regenerabile.

Principiul de funcționare:

1. Absorbția luminii: Dioxidul de titan absoarbe lumina ultravioletă (UV) și generează perechi electron-gol.
2. Reacții redox: Electronii și golurile migrează la suprafața TiO2 și inițiază reacții redox cu moleculele de apă. Electronii reduc protonii (H+) din apă pentru a forma hidrogen gazos (H2), iar golurile oxidează ionii de hidroxid (OH-) pentru a forma oxigen gazos (O2).
3. Dopare: Doparea TiO2 cu azot sau oxid metalic (cum ar fi trioxidul de wolfram) poate extinde absorbția luminii în spectrul vizibil și poate îmbunătăți eficiența fotocatalizei.
4. Grafen: Adăugarea de grafen poate îmbunătăți și mai mult eficiența prin creșterea suprafeței de contact și facilitarea transferului de electroni.

Aplicații potențiale:

• Producția de hidrogen verde: Hidrogenul produs prin fotocataliza cu TiO2 este considerat "hidrogen verde" deoarece este obținut dintr-o sursă regenerabilă de energie (soarele) și nu produce emisii poluante.
• Celule de combustie: Hidrogenul produs poate fi utilizat în celule de combustie pentru a genera electricitate cu emisii zero.
• Degradarea poluanților: Fotocataliza cu TiO2 poate fi utilizată și pentru degradarea poluanților organici și anorganici din apă și aer.

Provocări:

• Eficiență: Eficiența fotocatalizei cu TiO2 este încă relativ scăzută și necesită îmbunătățiri pentru a deveni o metodă viabilă de producere a hidrogenului la scară largă.
• Stabilitate: TiO2 poate suferi degradare în timp sub acțiunea luminii UV, ceea ce poate reduce performanța sa pe termen lung.
• Costuri: Costurile de producție a TiO2 dopat și a materialelor compozite cu grafen pot fi ridicate, ceea ce limitează scalabilitatea acestei tehnologii.

Cercetări în curs:

Cercetările actuale se concentrează pe îmbunătățirea eficienței și stabilității fotocatalizatorilor pe bază de TiO2, precum și pe dezvoltarea de metode mai eficiente și mai puțin costisitoare de producție.

Concluzie:

Utilizarea dioxidului de titan ca fotocatalizator pentru producerea de hidrogen din apă este o tehnologie promițătoare, dar încă în curs de dezvoltare. Cu toate acestea, potențialul său de a contribui la tranziția către o economie bazată pe hidrogen și energie regenerabilă este semnificativ.