Для розщеплення води на водень і кисень група японських дослідників створила двоелектродний фотоелектричний каталізатор з дуже великою тривалістю терміну служби. Створювані сьогодні в лабораторіях фотоелектрохімічні каталізатори залишаються працездатними не більш одного тижня. Японська розробка розщеплює воду на водень і кисень безперервно протягом 100 днів, що може вважатися рекордом за паливною ефективністю. Для автономних необслуговуваних систем у віддалених районах - це найважливіша властивість.
Втім, ККД каталізаторів залишається дуже низьким - на рівні 0,74%. Більшість технологій по перетворенню сонячної енергії в «зелений» водень працюють з ефективністю 1-2%. У Міністерстві енергетики США вважають, що сонячні установки з видобутку «зеленого» водню вийдуть на комерційний рівень при досягненні ККД 5-10%. Тому вченим і промисловості є до чого прагнути. Але японські каталізатори навіть при такому низькому ККД залишаються рекордсменами по ефективності, оскільки можуть працювати досить довго при простішій реалізації процесу.
Ідея розробки японців полягає в тому, що анод робиться напівпрозорим і лежить нижче катод також використовує світло для фотоелектрохімічної реакції. Анод виготовляється з діоксиду титану (TiO2) - популярної сировини для виробництва білої фарби, а катод роблять з карбіду кремнію (SiC). Анод реагує на ультрафіолетове світло, а катод - на видимий. При цьому на електроди подається певна напруга, щоб запустити й підтримувати реакцію розщеплення. Електроди опускаються в воду (очевидно, вони повинні бути ледь покриті водою), до них підводиться струм, а все інше робить падаючий на каталізатори сонячне світло - дуже проста схема.
Розробники говорять, що проблема з низьким ККД лежить в площині низької ефективності діоксиду титану. На наступному етапі вчені планують знайти заміну цього матеріалу, щоб до довговічності каталізаторів додати підвищений ККД.
Додамо, це не єдина перспективна розробка для видобутку водню за допомогою сонячного світла. Спільна робота італійських та ізраїльських вчених, наприклад, привела до створення каталізаторів з напівпровідникових наностержней з покриттям з платинових наносфер. ККД нанокаталізатори наблизився до 4%. У 2019 бельгійська дослідницька група з KU Leuven повідомила про прототип сонячної панелі, яка поглинає вологу з повітря і розщеплює її на водень і кисень з 15-відсотковою ефективністю. Є й інші цікаві розробки, що в підсумку призведе до бажаного результату - миру, де дихати стане трішки легше.