气凝胶是密度极低的固体材料。气凝胶通常是通过从常规凝胶中去除液体成分来生产的。这使气凝胶具有固体的结构特性，同时保留 97% 的空气。气凝胶通常用于绝缘、溢油清理和捕获太空灰尘等用途。
现在，苏黎世联邦理工学院多功能材料实验室的研究人员设计了一种气凝胶，可以帮助产生氢气。
研究人员此前一直在研究由晶体半导体二氧化钛 (TiO2) 纳米颗粒组成的气凝胶。这些气凝胶用作光催化剂，在阳光的帮助下加速化学反应。一种这样的反应是产生氢气。但二氧化钛的一个主要缺点是它只吸收紫外线——这仅占光谱的 5% 左右。
为了制造吸收更广泛光谱的气凝胶光催化剂，博士生 Junggou Kwon 提出了用氮掺杂 TiO2 纳米颗粒的想法。这用氮原子取代了单个氧原子，吸收了更大范围的光，同时保持气凝胶的多孔结构完好无损。
然后 Kwon 对气凝胶做了进一步的改变，包括添加一种稀有气体钯并注入氨气。
氢气很重要，因为它可以用作车辆和锅炉等应用的燃料。氢燃料在使用时只释放水。然而，目前世界上大部分的氢都来自天然气，这是一种非常碳密集的化石燃料。因此扩大更可持续的制氢工艺前途远大。
第一个气凝胶于 1931 年由二氧化硅制成。从那时起，这些神奇的气凝胶材料被发现了大量的新用途。除了用于绝缘和空间研究外，我们还看到气凝胶用于许多创新，包括太阳能医疗消毒和用于缺电社区的太阳能海水淡化泵。
另一种可持续的制氢方法是电解，电流通过水分离氢和氧原子的过程。如果电力来自可再生能源，则可以从该过程中消除碳排放。因为它们使用光而不是电，气凝胶提供了一种完全不同的制氢方法。
然而，目前尚不清楚气凝胶是否可以用于工业规模。在此之前，研究人员需要找到一种方法来加速通过气凝胶的气流。目前，凝胶中的小孔会减慢气体的流动。然而作为光催化剂，气凝胶可以提高其他有用反应的效率这是确定的。
尽管氢能目前是可用的，但根据制造过程中排放的二氧化碳量，其生产对环境极其有害。此外，目前太阳能在某种程度上受到可用于存储它的电池大小的限制。然而，氢气可以像现在的汽油一样安全地储存和运输。
因此，清洁生产的氢气可以显着改善可再生能源市场，消费者和生产者都将从中受益。由于氢的能量密度高于汽油，因此相同数量的电力所需的能量更少。