צוות החוקרים של קווין סיבולה מהמכון הטכנולוגי הפדרלי של שוויץ בלוזאן (EPFL) פיתח טכניקה בסוף 2012 להפקת מימן מאנרגיה סולארית, מים וחלודה. במהלך קיץ 2013, הצליח צוות החוקרים בראשותו של מיכאל גרעצל, מנהל מעבדת הפוטוניקה והממשקים ב-EPFL, בשיתוף צוות חוקרים מהטכניון (המכון הטכנולוגי), לאפיין את הננו-מבנים האופטימליים של תחמוצת ברזל המאפשרים ייצור יעיל של מימן לפי הפרוטוקול שדמיינו קווין סיבולה וצוותו. שתי התגליות הללו יחד עשויות להפוך לפתרון, הן חסכוני והן אקולוגי, לאחסון אנרגיות מתחדשות. ואכן, עם התפתחות האנרגיות המתחדשות, יש צורך למצוא כלים לאחסון אנרגיה והפיכתה לזמינה לפי דרישה.
הרעיון של הפיכת אנרגיית השמש למימן אינו חדש: חוקרים עובדים על זה כבר יותר מ-40 שנה ו-EPFL השתלב בגישה זו בשנות ה-90 עם עבודתו של מייקל גראטצל, שגם קיבל את פרס מרסל בנויסט לשנת 2013 במשך כל הקריירה שלו. האחרון, בשיתוף פעולה עם עמית מאוניברסיטת ז'נבה, המציא תא סולארי, המכונה "תא פוטואלקטרוכימי" (PEC), המסוגל לייצר מימן ישירות ממים. ברמה התיאורטית, מודל התא PEC מעניין מאוד. גם חוקרים אמריקאים ניצלו אותו והשיגו תשואה יוצאת דופן של 12,6%. עם זאת, השימוש בטכנולוגיה זו מוגבל על ידי העלות שלה: 10 ס"מ משטח עולה בסביבות 2 דולר לייצור (או בסביבות 10.000 יורו).
לכן הצוות של קווין סיבולה פעל לפיתוח טכנולוגיה משתלמת מבחינה כלכלית תוך שימוש בחומרים וטכניקות זולים בלבד. המכשיר המוצע, עדיין ניסיוני, היה נושא לפרסום בכתב העת Nature Photonics. הוא מייצר מימן מאנרגיה סולארית, מים ותחמוצות ברזל, כלומר. חלודה, מוחל על אלקטרודות. החומר היקר ביותר הוא צלחת זכוכית. טכניקה זו, למרות שהיא מבטיחה, הציגה רק תשואה נמוכה, בין 1,4 ל-3,6%, בהתאם לאב הטיפוס שנבדק. כמו כן, באמצעות טכניקות של מיקרוסקופ אלקטרונים העברה (TEM), חוקרים משוויץ וישראל ביקשו לאפיין במדויק את זרימת האלקטרונים דרך הננו-מבנים הנוצרים על ידי חלקיקי תחמוצת ברזל כאשר הם מוחלים על האלקטרודות. על ידי השוואה של כמה מאלקטרודות אלה, ששיטת הייצור שלהן שולטת כעת, הצליחו המדענים לקבוע מבנה אופטימלי. עבודה זו היא נושא לפרסום בכתב העת Nature Materials.
מערכות נוכחיות, המחברים בין תא פוטו-וולטאי קלאסי לאלקטרוליזר, מייצרות מימן במחיר עלות השווה לכל היותר ל-15 יורו/ק"ג. הודות לגילוי שלהם, חוקרי EPFL מקווים להציע פתרון במחיר עלות השווה ל-5 אירו/ק"ג. נכון לעכשיו, הם עובדים על פיתוח תהליך תעשייתי המאפשר ייצור בקנה מידה גדול של אלקטרודות.
מקור: bulletins-electroniques.com/actualites/74128.htm