Расщепление воды — это процесс разложения химического состава воды на составляющие элементы: водород и кислород. Существует множество подходов к расщеплению воды, наиболее распространенным из которых является электролиз, при котором через воду пропускают электрический ток для получения ионов водорода и кислорода. Хотя многие методы разделения воды не являются энергоэффективными с точки зрения энергии, необходимой для выделения водорода и кислорода из воды, по сравнению с энергией, которая может быть получена позже из чистого водорода в качестве топлива, этот процесс, тем не менее, рассматривается как потенциальная альтернатива замене зависимость от ископаемого топлива. Приложения, использующие солнечную энергию и новые химические катализаторы для расщепления воды, предлагают многообещающий метод получения чистого прироста возобновляемой энергии без производство выбросов парниковых газов или других загрязняющих веществ в процессе.
Фотокаталитическое расщепление воды с использованием энергии света или других возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра, теперь используются для получения электрического тока в новых формах электролиза. Цель состоит в том, чтобы создать систему разделения воды, которая полностью питается от возобновляемых источников энергии, таких как солнечный свет, что сделает производство водорода конкурентоспособным по сравнению с ископаемое топливо. Задача в этом процессе заключалась в разработке электродов, изготовленных из недорогих и прочных материалов. Было обнаружено, что соединения бората кобальта и никеля обеспечивают повышенную эффективность, они дешевы и просты в производстве. Хотя эти новые электродные соединения безопасны в коммерческих системах производства солнечного топлива, они пока не могут конкурировать с эффективностью промышленных методов электролиза, в которых в качестве растворов электролита используются опасные щелочные соединения.
Механизмы расщепления воды, наиболее перспективные с точки зрения получения энергии, основаны на процессе фотосинтеза, который растения используют для преобразования солнечного света в химическую энергию. В то время как естественные системы для этого очень медленные, а искусственные системы, которые имитируют его, изначально имели эффективность менее 1%, когда их исследования начались еще в 1972 году в Японии, новые процессы увеличивают уровень производства водорода. Японские исследователи в 2007 году начали покрывать электроды из гидрогенизированного микрокристаллического кремния наночастицами платины, что еще больше увеличило стабильность и срок службы электродов, а также их каталитическую способность при расщеплении воды.
Аналогичные исследования в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в США нацелены на повышение эффективности преобразования солнечной энергии в водород на уровне 14% в 2015 году при увеличении срока службы электродов с 1000 часов в 2005 году до 20000 часов в 2015 году. По мере увеличения этой эффективности соответствующие затраты на производство водородного топлива снижаются, при этом стоимость производства H в долларах США (USD) за килограмм ($/кг) снижается.
в 2005 г. по цене 360 долл. США/кг до 5 долл. США/кг в 2015 г. Даже при таком уровне расщепление воды для производства водорода по-прежнему обходится в три-десять раз дороже, чем производство топлива на основе водорода путем реформинга
. Исследованиям еще предстоит пройти определенный путь, прежде чем они станут экономически конкурентоспособными с существующим энергетическим сектором.
