دانشمندان ژاپنی موفق شدند نمونه اولیه یک رآکتور با مساحت ۱۰۰ متر مربع را بسازند که با استفاده از نور خورشید و آب، سوخت هیدروژن تجدیدپذیر تولید می‌کند. این رآکتور از صفحات فتوکاتالیست برای جدا‌سازی اتم‌های اکسیژن و هیدروژن موجود در مولکول‌های آب بهره می‌برد و هیدروژن را برای مصرف به عنوان سوخت استخراج می‌کند.
یافته‌های این پژوهش در مجله فرا‌نتیرز این ساینس منتشر شده است. کازوناری دومن، استاد شیمی در دانشگاه شینشو ژاپن، به لایو ساینس گفت تجزیه آب با بهره‌گیری از نور خورشید و فتوکاتالیست یکی از بهترین راه‌حل‌ها برای تبدیل و ذخیره انرژی خورشیدی به شکل شیمیایی است. اگرچه پیشرفت‌های اخیر امیدبخش بوده‌اند، اما چالش‌های زیادی همچنان پیش روی محققان قرار دارد.
فتوکاتالیست‌ها نوعی کاتالیزور هستند که در معرض نور، واکنش‌های شیمیایی تجزیه مولکول‌های آب به هیدروژن و اکسیژن را تسریع می‌کنند. اما اکثر فتوکاتالیست‌های رایج که این فرآیند را به صورت یک‌مرحله‌ای انجام می‌دهند، بازده‌ی محدودی دارند. به همین دلیل، تولید هیدروژن تا به امروز به شدت به گاز طبیعی به عنوان منبع فسیلی وابسته بوده است.
پژوهشگران برای غلبه بر این محدودیت‌ها، یک فتوکاتالیست جدید با فرآیند دو مرحله‌ای طراحی کردند. در مرحله اول اکسیژن جدا شده و در مرحله دوم هیدروژن استخراج می‌شود. این طراحی به آن‌ها امکان داد رآکتوری بسازند که در طول سه سال به طور مداوم کار کرده است. نکته مهم این است که عملکرد رآکتور در نور طبیعی خورشید حتی بهتر از آزمایش‌های مبتنی بر نور فرا‌بنفش بوده است.
تاکاشی هیساتومی، پژوهشگر دانشگاه شینشو و نویسنده اصلی مطالعه، اظهار کرد با بهره‌گیری از فتوکاتالیستی که به نور فرا‌بنفش حساس است، بازده‌ی تبدیل انرژی خورشیدی در نور طبیعی خورشید نزدیک به ۱٫۵ برابر بیش‌تر شده است. او افزود که نور استاندارد شبیه‌سازی شده در آزمایش‌ها از طیفی بهره می‌برد که برای عرض‌های جغرافیایی بالا‌تر مناسب است، اما در مناطقی که نور خورشید طول‌موج‌های کوتاه‌تری دارد، بازده‌ی سیستم می‌تواند حتی بیش‌تر باشد.
با وجود پیشرفت‌ها، بازده‌ی فعلی فناوری هنوز برای کاربرد‌های تجاری کافی نیست. هیساتومی تأکید کرد بازده‌ی این فرآیند در نور استاندارد شبیه‌سازی شده، حداکثر یک درصد است و در نور طبیعی خورشید حتی به پنج درصد هم نمی‌رسد. محققان از دیگر دانشمندان خواسته‌اند که بر روی طراحی فتوکاتالیست‌های بهینه‌تر و ساخت رآکتور‌های بزرگ‌تر تمرکز کنند.
ایمنی فرآیند نیز اهمیت بسیار زیادی دارد، زیرا تولید هیدروژن می‌تواند گاز اکسی‌هیدروژن ایجاد کند که خاصیت انفجاری دارد. خوشبختانه، فرآیند دو مرحله‌ای به کار رفته در این فناوری جدید، امکان دفع ایمن این گاز را فراهم می‌کند.
کازوناری دومن در پایان گفت آنچه مهم‌تر از همه است، افزایش بازده‌ی تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی شیمیایی است. اگر بازده‌ی به سطح عملی برسد، دقت پژوهشگران به مقیاس‌سازی تولید، جدا‌سازی گاز‌ها و ساخت نیروگاه‌های بزرگ جلب خواهد شد. این پیشرفت نه تنها نگاه سیاست‌گذاران به انرژی خورشیدی را متحول می‌کند، بلکه زیرساخت‌ها، قوانین و مقررات مرتبط با سوخت‌های خورشیدی را نیز با شدت بیش‌تری گسترش خواهد داد.
