Solární nanotrubice uvolňují vodík

V první řadě to jsou sluneční články, které mají nejvyšší účinnost, ale jsou relativně drahé. Další způsob je využívání mikroorganismů, které jsou sice levné, ale účinnost je malá. Množství vodíku, které se pomocí nich dá vyprodukovat, je mizivé. Třetí možností je fotokatalýza. Je to metoda, která k rozrušení chemických vazeb v molekule vody využívá volné elektrony v polovodiči, vznikající absorpcí energie slunečního záření. Elektrony, které se srazí s molekulou vody, nahradí vazební elektrony mezi molekulami vodíku a kyslíku. Tím se molekula vody rozloží a získá se plynný vodík. Fotokatalýza je méně nákladná než solární články a produkuje více vodíku než mikroorganismy.

Problém je, že fotokatalyzátor, který rozkládá vodu, musí pracovat ve vodním prostředí a může využívat pouze ultrafialové záření, které tvoří pouze asi 4 % celého slunečního spektra. Materiály, které absorbují větší část slunečního záření, mají tendenci se ve vodě rozkládat. Ve snaze zvýšit účinnost procesu se vědci obrátili k nanotrubicím z kysličníku titaničitého. Trubice jsou asi pětkrát účinnější než rovný film ze stejného materiálu, protože trubicovitý tvar prodlužuje dobu do rekombinace elektronu. Tím se také zvyšuje pravděpodobnost, že volný elektron rozloží molekulu vody. Pokud ale dochází k absorpci pouze ultrafialového záření, účinnost procesu je stále malá.

Proto nyní začali fyzici a chemici s výzkumem nanotrubic z kysličníku titaničitého, které by absorbovaly světlo ve viditelné oblasti spektra. Absorpční vlnovou délku se jim podařilo posunout přidáním uhlíku a účinnost se zdvojnásobila, pokud ovšem použili uměle vytvořenou směs ultrafialového a viditelného světla. Dalším krokem bude zvýšit účinnost pro viditelné světlo samotné.

Cílem vědců je zvýšit účinnost rozkladu vody pomocí nanotrubic z kysličníku titaničitého do roku 2010 nad 10%. Existuje odhad, podle něhož by se pokrytím střechy průměrného amerického domu fotokatalyzátorem s 12% účinností vyprodukovalo denně množství vodíku, ekvivalentní 11 litrům benzínu.