Badania układu do produkcji wodoru z wykorzystaniem ultraszybkiej spektroskopii laserowej zostały zaprezentowane podczas międzynarodowej konferencji online „Hybrid and Organic Photovoltaics” (HOPV21), która odbyła się w dniach 25-28 maja 2021 r. Tytuł wystąpienia ustnego brzmiał: „Alternative explanation of photocurrents in dye-sensitized water splitting cells based on ultrafast laser spectroscopy results”, a autorami byli: Iwona Grądzka-Kurzaj, Mateusz Gierszewski i Marcin Ziółek jako autor prezentujący.
Wodór może być bardzo wydajnym i ekologicznym paliwem, a efektem jego spalania jest tylko woda. Produkcja wodoru jest możliwa dzięki odwrotnemu procesowi tzw. rozdzielania wody. Rozdzielanie wody może nastąpić pod wpływem przyłożenia prądu elektrycznego, ale może też nastąpić w odpowiednich układach pod wpływem światła. W takiej sytuacji otrzymujemy bezpośrednio paliwo z energii słonecznej, na wzór procesu fotosyntezy w roślinach. Układy, które mogą w ten sposób rozdzielać wodę i produkować wodór nazywane są komórkami fotoelektrochemicznymi.
Komórki fotoelektrochemiczne z cząsteczkami barwników są jednym z ciekawych sposobów zrealizowania rozdzielania wody pod wpływem światłą. Ostatnio dokonano znaczącego osiągnięcia w oparciu o barwniki będące kompleksami rutenu jako tzw. sensybilizator i katalizator, wspólnie osadzone na tlenku tytanu. W naszej grupie zbadaliśmy takie systemy przy użyciu technik z bardzo krótkimi impulsami laserowymi. Wyniki naszych badaniach zostały zaprezentowane w formie wystąpienia ustnego na konferencji online HOPV21.
Układ z sensybilizatorem i katalizatorem zachowywał się początkowo dwa razy lepiej niż konfiguracje z samym sensybilizatorem i samym katalizatorem (patrz załączony schemat). Taki efekt wyjaśniliśmy bardzo szybkim przeniesieniem elektronów z katalizatora do sensybilizatora. Nasze wyniki wyjaśniania, dlaczego układy oparte na kompleksach rutenu na tlenku tytanu mogą służyć jako wydajne systemy do rozdziału wody.