تولید اقتصادی هیدروژن، روز به روز در حال پیشرفت است. امروزه نانولولههایی که مولکولهای آب را از هم جدا کرده و هیدروژن را آزاد میکنند بسیار کاراتر از گذشته عمل میکنند و به زودی می‌توان از آنها برای طیف نور اشعه خورشیدی هم استفاده کرد. دانشمندان از نانولولههایی از جنس دی اکسید تیتانیوم برای بالا بردن کارایی فرآیند تولید هیدروژن از آب استفاده کرده‌اند. نانولولههایی با این ترکیب تا میزان پنج برابر کاراتر از نانوپوسته‌های قدیمی‌تر هستند.
نانولوله‌ها راهی بهتر برای تفکیک مولکولهای هیدروژن از آب
تولید اقتصادی هیدروژن، روز به روز در حال پیشرفت است. امروزه نانولولههایی که مولکولهای آب را از هم جدا کرده و هیدروژن را آزاد میکنند بسیار کاراتر از گذشته عمل میکنند و به زودی می‌توان از آنها برای طیف نور اشعه خورشیدی هم استفاده کرد.
در تفکیک مولکولهای آب با نور خورشید مهندسان سه فناور‌‌ی را در اختیار دارند: راه اول استفاده ازسلول‌های خورشیدی است که بالاترین رکورد را در تولید هیدروژن دارند اما این روش نسبتا گران است. راه دوم به کار گیر‌ی میکرو ارگانیسم‌هاست. این روش مقرون به صرفه است ولی به مقدار بسیار ناچیز‌ی هیدروژن تولید می‌کند. روش سوم فوتوکاتالیزوری است که در آن از آزاد سازی لحظه‌ای الکترون‌ها درون یک نیمه‌هادی استفاده می‌شود. الکترون‌هایی که با مولکولهای آب برخورد پیدا میکنند در زنجیره‌های آبی، بین هیدروژن و اکسیژن قرار می‌گیرند. سپس با شکستن مولکول آب موجب تولید گاز هیدروژن می‌شوند. روش فوتوکاتالیزوری از روش اول ارزان‌تر است و در مقایسه با روش دوم هیدروژن بیشتری را تولید می‌کند.
مشکل این روش اینجاست که فوتوکاتالیزورها برای تفکیک هیدروژن باید در آب عمل کند. مولکولهای آب تنها به اشعه ماورای بنفش واکنش نشان می‌دهند و فقط چهار درصد نور خورشید از اشعه ماورای بنفش تشکیل شده است. موادی که مقدار زیادی از نور مرئی انرژی خورشیدی را جذب میکنند تمایل بیشتری به شکسته شدن در آب دارند.
دانشمندان از نانولولههایی از جنس دی اکسید تیتانیوم برای بالا بردن کارایی استفاده کرده‌اند. نانولولههایی با این ترکیب تا میزان پنج برابر کاراتر از نانوپوسته‌های قدیمی‌تر هستند، زیرا شکل لوله‌ای آنها موجب می‌شود الکترون‌ها زمان طولانی‌تری را آزادانه حرکت کنند. بنابراین هر الکترون شانس بیشتری برای شکستن مولکولهای آب خواهد داشت.
تیم مهندسی برق دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا به سرپرستیCraig Grime توانست با استفاده از نانولوله‌های دی اکسید تیتانیوم با طول شش میکرون، کارایی فرآیند تولید هیدروژن با اشعه ماورای بنفش را تا دوازده درصد افزایش دهد. نانولوله‌ها به ازای هر وات اشعه ماورای بنفش هشتاد میلی لیتر هیدروژن در هر ساعت تولید میکنند، که این رکوردی برای سیستم‌‌های منحصراً فوتوکاتالیزوری است.
در حال حاضر Allen Bard شیمیدان و همکارانش در دانشگاه تگزاس وتیم تحقیقاتی Penn State شروع به فرموله کردن نانولولههایی از جنس دی اکسید تیتانیوم کرده‌اند که به نورهای مرئی واکنش نشان می‌دهند. آنها کربن را به نانولوله‌های دی اکسید تیتانیومی اضافه کرده‌اند. با این کار طول موج نور تغییر کرده و این نانولوله‌ها می‌توانند طیف بیشتری از نور مرئی را جذب کنند. Bard می‌گوید: چنانچه مخلوطی مصنوعی از اشعه ماورای بنفش و نور مرئی داشته باشیم، می‌توانیم با تغییردر طول موج راندمان را تا دو برابر افزایش دهیم. قدم بعد یافتن ماده‌ای برای نانولوله‌هاست که بتواند در نور مرئی خالص کارایی بالایی داشته باشد.
هدف تیم این است که بازده نانولوله‌های دی اکسید تیتانیومی را در مقابل نور مرئی بالا برده و به هدف مورد نظر وزارت انرژی یعنی بازده ده درصد نزدیک شود. Grim تخمین می‌زند اگر بام خانه‌ها با پوشش فوتوکاتالیزوری با بازده متوسط دوازده درصد پوشیده شود، هر بام روزانه هیدروژنی معادل یازده لیتر گازوئیل تولید خواهد شد.
