การผลิตไฮโดรเจนจากน้ำเดิมใช้วิธีแยกน้ำด้วยไฟฟ้า (Electrolysis) วิธีนี้มีต้นทุนค่าไฟฟ้าค่อนข้างสูงทำให้ไฮโดรเจนมีราคาแพงยังไม่สามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงชนิดอื่นได้ รวมทั้งยังทำให้ไฮโดรเจนไม่ได้เป็นเชื้อเพลิงสะอาดอย่างแท้จริงเพราะหากไฟฟ้าถูกผลิตขี้นมาด้วยเชื้อเพลิงฟอสซิลก็ยังมีการปล่อยมลพิษอยู่ดี ดังนั้นจึงมีการใช้ไฟฟ้าที่ผลิตด้วยพลังงานแสงอาทิตย์มาจ่ายให้เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าซึ่งทำให้ไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสะอาดอย่างสมบูรณ์ เพียงแต่ว่ายังมีปัญหาในเรื่องต้นทุนการผลิต
ทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย (Australian National University) ได้พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนขึ้นใหม่แทนที่จะมีสองขั้นตอนแบบเดิมคือใช้โซลาร์เซลล์ผลิตไฟฟ้าแล้วจ่ายไฟฟ้าให้เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าผลิตไฮโดรเจนอีกทอดหนึ่ง พวกเขารวมทั้งสองขั้นตอนให้เป็นหนึ่งเดียวเสมือนหนึ่งว่าใช้พลังงานแสงอาทิตย์แยกน้ำโดยตรงด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่า Photoelectrochemical Cell (PEC) และล่าสุดอุปกรณ์ของพวกเขาสามารถผลิตไฮโดรเจนได้ประสิทธิภาพสูงเป็นประวัติการณ์
กระทรวงพลังงานสหรัฐได้กำหนดเป้าหมายสำหรับประสิทธิภาพสูงสุดของการผลิตไฮโดรเจนด้วยแสงอาทิตย์หรือ Solar-to-hydrogen อยู่ที่ 25% โดยภายในปี 2020 ได้ตั้งเป้าหมายไว้ที่ 20% ก่อนหน้านี้มีการพัฒนาเซลล์ที่ทำประสิทธิภาพได้ถึง 19% แต่อุปกรณ์เหล่านั้นมีการใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำที่มีราคาแพง และยังไม่มีอุปกรณ์ใดซึ่งทำด้วยวัสดุราคาไม่แพงที่ทำประสิทธิภาพเกิน 10% ได้เลย เทคโนโลยีใหม่โดยอุปกรณ์ PEC ของทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียซึ่งใช้วัสดุราคาถูกสามารถทำประสิทธิภาพได้ถึง 17.6% ถือว่าใกล้เคียงเป้าหมายมาก
ทีมวิจัยบอกว่านี่เป็นโอกาสอันยิ่งใหญ่สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพต่อไป อุปกรณ์ใหม่นี้สามารถทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นได้โดยการปรับแต่งการออกแบบส่วนประกอบแต่ละอย่าง และมันสามารถทำให้ถูกลงได้อีกโดยการแทนที่ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่มีราคาแพงด้วยวัสดุอื่นที่มีอยู่มากมาย เป้าหมายสุดท้ายคือต้องทำต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนให้ต่ำลงมาที่ประมาณ 2 ดอลลาร์สหรัฐต่อกิโลกรัมซึ่งจะทำให้สามารถแข่งขันกับเชื้อเพลิงฟอสซิลได้
“การลดต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญสามารถเกิดขึ้นได้โดยการใช้วิธี Solar-to-hydrogen” Siva Karuturi หัวหน้าทีมวิจัยกล่าว “ระบบนี้นอกจากไม่ต้องการพลังงานและเครือข่ายโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นต้องใช้เมื่อผลิตไฮโดรเจนโดยใช้เครื่องแยกน้ำด้วยไฟฟ้าแล้ว มันยังไม่ต้องแปลงพลังงานแสงอาทิตย์จาก ไฟฟ้ากระแสตรงเป็นไฟฟ้ากระแสสลับและแปลงกลับมาอีกครั้งซึ่งเกิดการสูญเสียพลังงาน การแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฮโดรเจนโดยตรงสามารถทำให้เกิดประสิทธิภาพโดยรวมที่สูงขึ้นสำหรับกระบวนการทั้งหมด”
เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นอีกหนึ่งความหวังสำหรับพลังงานสะอาดในอนาคต ความหนาแน่นของพลังงานอันประทับใจของไฮโดรเจนซึ่งสามารถสร้างความแตกต่างอย่างมากในการใช้งานกับเครื่องบินไฟฟ้าหรือยานพาหนะไฟฟ้าขึ้นลงแนวดิ่ง (eVTOL) ในขณะที่ประเทศญี่ปุ่นและเกาหลีใต้ก็กำลังลงทุนอย่างหนักในแนวคิดการใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนทุกอย่างตั้งแต่รถยนต์ไปจนถึงบ้านและอุตสาหกรรม หากการพัฒนาของระบบ Solar-to-hydrogen ถึงเป้าหมายที่ต้องการเมื่อไหร่นั่นอาจเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของระบบพลังงานของโลกก็เป็นได้
ข้อมูลและภาพจาก reneweconomy.com.au, newatlas