A major challenge—some would argue, the major challenge facing our planet today—relates to the problem of anthropogenic-driven climate change and its inextricable link to our global society's present and future energy needs [King, D.A., 2004. Environment—climate change science: adapt, mitigate, or ignore? Science 303, 176–177]. Hydrogen and fuel cells are now widely regarded as one of the key energy solutions for the 21st century. These technologies will contribute significantly to a reduction in environmental impact, enhanced energy security (and diversity) and creation of new energy industries. Hydrogen and fuel cells can be utilised in transportation, distributed heat and power generation, and energy storage systems. However, the transition from a carbon-based (fossil fuel) energy system to a hydrogen-based economy involves significant scientific, technological and socioeconomic barriers to the implementation of hydrogen and fuel cells as clean energy technologies of the future. This paper aims to capture, in brief, the current status, key scientific and technical challenges and projection of hydrogen and fuel cells within a sustainable energy vision of the future. We offer no comments here on energy policy and strategy. Rather, we identify challenges facing hydrogen and fuel cell technologies that must be overcome before these technologies can make a significant contribution to cleaner and more efficient energy production processes.

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTA new hydrosol of gold clusters. 1. Formation and particle size variationDaniel G. Duff, Alfons Baiker, and Peter P. EdwardsCite this: Langmuir 1993, 9, 9, 2301–2309Publication Date (Print):September 1, 1993Publication History Published online1 May 2002Published inissue 1 September 1993https://pubs.acs.org/doi/10.1021/la00033a010https://doi.org/10.1021/la00033a010research-articleACS PublicationsRequest reuse permissionsArticle Views9545Altmetric-Citations673LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose Get e-Alerts

Properties of materials determined by their size are indeed fascinating and form the basis of the emerging area of nanoscience. In this article, we examine the size dependent electronic structure and properties of nanocrystals of semiconductors and metals to illustrate this aspect. We then discuss the chemical reactivity of metal nanocrystals which is strongly dependent on the size not only because of the large surface area but also a result of the significantly different electronic structure of the small nanocrystals. Nanoscale catalysis of gold exemplifies this feature. Size also plays a role in the assembly of nanocrystals into crystalline arrays. While we owe the beginnings of size-dependent chemistry to the early studies of colloids, recent findings have added a new dimension to the subject.

Materials displaying the remarkable combination of high electrical conductivity and optical transparency already from the basis of many important technological applications, including flat panel displays, solar energy capture and other opto-electronic devices. Here we present the basic materials physics of these important materials centred on the nature of the doping process to generate n-type conductivity in transparent conducting oxides, the associated transition to the metallic (conducting) state and the detailed properties of the degenerate itinerant electron gas. The aim is to fully understand the origins of the basic performance limits of known materials and to set the scene for new or improved materials which will breach those limits for new-generation transparent conducting materials, either oxides, or beyond oxides.

The ubiquitous challenge of plastic waste has led to the modern descriptor plastisphere to represent the human-made plastic environment and ecosystem. Here we report a straightforward rapid method for the catalytic deconstruction of various plastic feedstocks into hydrogen and high-value carbons. We use microwaves together with abundant and inexpensive iron-based catalysts as microwave susceptors to initiate the catalytic deconstruction process. The one-step process typically takes 30–90 s to transform a sample of mechanically pulverized commercial plastic into hydrogen and (predominantly) multiwalled carbon nanotubes. A high hydrogen yield of 55.6 mmol $${\mathrm{g}}_{\mathrm{plastic}}^{ - 1}$$ is achieved, with over 97% of the theoretical mass of hydrogen being extracted from the deconstructed plastic. The approach is demonstrated on widely used, real-world plastic waste. This proof-of-concept advance highlights the potential of plastic waste itself as a valuable energy feedstock for the production of hydrogen and high-value carbon materials. The valorisation of plastic waste is highly desirable from an environmental perspective but generally yields low-value products. Now a method is disclosed to deconstruct plastic feedstocks into high-value hydrogen and carbon materials by means of an iron-based catalyst under microwave irradiation.

The vast majority of power/energy generation in our global economy is based on the chemical element carbon, specifically fossil carbon (coal) and hydrocarbon (oil and gas) fuels. Such an economy is not sustainable in the medium- to long-term for two fundamental reasons; first, there exists only a finite amount of fossil fuel, and, second, the carbon dioxide released during the combustion of fossil fuels induces anthropogenic climate change with costly and potentially disastrous consequences. Current energy technologies cannot support both a reduction in carbon dioxide emissions and an ever-expanding global economy. It is now recognized that hydrogen may be one of the leading contenders as a potential solution for a sustainable alternative to fossil fuels, especially for transport and for heat and power generation and energy storage. However, any transition from a carbon-based (fossil fuel) energy system to a hydrogen-based economy involves significant scientific, technological and socio-economic barriers. Our aim is to illustrate the “hydrogen nexus” as a possible connection or link from today's carbon economy to a sustainable energy future centred on hydrogen.

An ultrasound-assisted, precipitation-deposition method has been developed to synthesise visible-light-responsive BiOBr-ZnFe(2)O(4) heterojunction photocatalysts. The heterojunctions with suitable BiOBr/ZnFe(2)O(4) ratios have a fascinating micro-spherical morphology and exhibit exceptional photocatalytic activity in visible-light degradation of Rhodamine B.

Abstract With mounting concerns over climate change, the utilisation or conversion of carbon dioxide into sustainable, synthetic hydrocarbons fuels, most notably for transportation purposes, continues to attract worldwide interest. This is particularly true in the search for sustainable or renewable aviation fuels. These offer considerable potential since, instead of consuming fossil crude oil, the fuels are produced from carbon dioxide using sustainable renewable hydrogen and energy. We report here a synthetic protocol to the fixation of carbon dioxide by converting it directly into aviation jet fuel using novel, inexpensive iron-based catalysts. We prepare the Fe-Mn-K catalyst by the so-called Organic Combustion Method, and the catalyst shows a carbon dioxide conversion through hydrogenation to hydrocarbons in the aviation jet fuel range of 38.2%, with a yield of 17.2%, and a selectivity of 47.8%, and with an attendant low carbon monoxide (5.6%) and methane selectivity (10.4%). The conversion reaction also produces light olefins ethylene, propylene, and butenes, totalling a yield of 8.7%, which are important raw materials for the petrochemical industry and are presently also only obtained from fossil crude oil. As this carbon dioxide is extracted from air, and re-emitted from jet fuels when combusted in flight, the overall effect is a carbon-neutral fuel. This contrasts with jet fuels produced from hydrocarbon fossil sources where the combustion process unlocks the fossil carbon and places it into the atmosphere, in longevity, as aerial carbon - carbon dioxide.