Hydrogen er det vanligste grunnstoffet i universet. Likevel har hydrogen lenge vært en utfordrende energibærer å utnytte i stor skala.
I en tid der energimarkedene preges av uro og sårbare forsyningslinjer, har interessen for hydrogen økt kraftig. Grønt hydrogen, produsert uten store klimagassutslipp, trekkes ofte fram som en nøkkel for å kutte utslipp i alt fra industri og transport til energiforsyning i bygg. Men én vedvarende flaskehals har bremset utviklingen: det har vært vanskelig å produsere hydrogen effektivt og stabilt nok til lave kostnader.
En ny studie med tittelen Electrified interfacial oxygen-down water boosts efficient and durable electrolysis, publisert i Nature Communications, peker nå på en konkret mekanisme som kan forklare hvorfor elektrolyse ikke har levert som håpet.
Elektrolyse er prosessen der vann spaltes til hydrogen og oksygen ved hjelp av strøm. Metoden er kjent, men det har vært krevende å få høy effektivitet over tid uten at materialer brytes ned eller energitapet blir for stort. Forskerne bak studien beskriver at vannmolekyler ved elektroden må orientere seg på en bestemt måte for at reaksjonen skal gå raskt og stabilt.
Forskerne peker på at vannmolekylene i praksis må «snus» ved grenseflaten mot elektroden før spaltingen skjer optimalt. Denne fysiske omorienteringen, omtalt som en 180-graders vending på elektrodeoverflaten, kan være en avgjørende årsak til at hydrogenproduksjon via elektrolyse har møtt en teknologisk vegg gjennom flere tiår.
Dersom mekanismen kan utnyttes i nye materialer og katalysatorer, kan det legge grunnlaget for billigere og mer robust hydrogenproduksjon. Det kan igjen gjøre grønt hydrogen mer konkurransedyktig, og bidra til å kutte utslipp i sektorer der elektrifisering alene ikke er nok.
Studien antyder dermed at veien til mer effektiv hydrogenproduksjon kan handle mindre om å «finne opp» en helt ny prosess, og mer om å kontrollere hvordan vann oppfører seg helt nede på molekylnivå ved elektroden. Det kan åpne for nye designgrep i elektrolysører, og potensielt gi hydrogen et nytt gjennombrudd i energimiksen.
