Photocatalytic production of green hydrogen from water with metal-organic frameworks
Main funder
Funds granted by main funder (€)
- 60 000,00
Funding program
Project timetable
Project start date: 01/04/2022
Project end date: 31/12/2024
Summary
Tutkimuksen tavoitteena on vihreän vedyn valmistus fotokatalyyttisesti metalliorgaanisilla verkkorakenteilla (MOF). Nykyään vety tuotetaan pääosin esim. maakaasusta höyryreformoinnilla tai fossiilisen hiilen kaasutuksella. Menetelmät tuottavat huomattavia määriä kasvihuonekaasuja ja prosessien energiantarve on suuri. Vähäinen osuus vedystä tuotetaan elektrolyyttisesti vedestä, joka ei itsessään aiheuta päästöjä, mutta prosessin sähköenergian tarve on yhä suuri ja valtaosa sähköstä tuotetaan edelleen fossiilisilla polttoaineilla. Vaihtoehtoisesti vetyä voidaan tuottaa vedestä myös fotokatalyyttisesti, niin että prosessi on päästötön vihreä menetelmä, ja jonka energialähteenä toimii auringon valo. Suurin osa fotokatalyyttisestä tutkimuksesta vedyn tuottamiseksi perustuu titaanioksidin fotokatalysoiviin ominaisuuksiin. Mutta TiO2 ja muiden epäorgaanisten fotokatalyyttien perusteella on niiden korkea aktivointienergia ja ne voivat pääsääntöisesti hyödyntää vain UV-valon aallonpituuksia. Viime aikoina MOF-yhdisteiden on havaittu toimivan fotokatalyytteinä ilman kalliita apukatalyyttejä tai valon absorptiota lisääviä lisäaineita, ja ne ovat saavuttaneet vastaavanlaisia vedyn tuottokapasiteetteja kuin TiO2:n ja Pt-/Au-apukatalyyttien seoksillakin on saavutettu. Tutkimuksemme keskittyy erityisesi Cu-, Fe, ja Al-pohjaisten fotokatalalysoivien MOF-materiaalien kehitystyöhön, jossa fotokatalyyttinen ominaisuus on osa verkkorakenteen muodostavaa ligandia, esim. orgaanisen väriaineen välityksellä. Valmistetut yhdisteet karakterisoidaan mm. rakennekemiallisesti, termoanalyyttisesti ja spektroskooppisesti. MOF-fotokatalyyttien vedyn tuotto-ominaisuuksia tutkitaan panos- tai jatkuvatoimisten reaktoreiden avulla, joista vedyn tuottokapasiteetti analysoidaan mm. kaasukromatografisesti.
