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通常，綠色氫是通過電解槽和光催化水分解產生的。綠色氫的商業化生產存在生產成本高、光催化劑穩定性、催化劑性能和海水使用等障礙。
光催化太陽能水分解為生產符合環保要求的低成本綠色氫氣打開了一扇新的機會之窗。環境中有充足的太陽能，選擇正確的高性能、長期、穩定的光催化劑可以提高綠氫的產量并降低價格。
值得注意的是，所有可用于通過水分解生產氫氣的光催化劑都是粉末狀納米顆粒的形式，這會導致金屬損失和侵蝕，導致光催化活性降低并影響運行成本。此外，粉末狀納米顆粒光催化劑系統僅在分批模式下操作，并且不能控制氫氣生產速率。
粉末狀納米顆粒光催化劑含有半導體，這些半導體會滲入水體，破壞生態金字塔。目前業界已經提出了金屬有機框架來支撐合金的納米顆粒，以防止反應過程中金屬聚集并提高催化活性。
印度賈達夫普爾大學化學工程系納米工程和可持續能源實驗室的Kajari Kargupta教授領導的團隊現在開發了一種封裝在珠型光催化劑中的環保、可回收的3D有機藻酸鹽水凝膠。這項研究發表在《國際氫能雜志》上。
這些類型的基于3D金屬有機框架的水凝膠光催化劑可以提供穩定的連續氫速率。通過用食品級材料海藻酸鈉封裝，半導體的毒性作用被最小化。
藻酸鈉是用于光催化劑包封的微粒的優選生物聚合物。它是由棕色海藻提取物商業化生產的。隨著時間的推移，由于金屬離子在凝膠化過程中的固定化，幾個研究小組已經形成了不同的金屬-聚合物復合材料。
該小組研究了一種在全波段太陽輻射下以間歇和連續模式運行的壓力驅動流通系統，該系統使用一種新型的具有高保水能力的有機藻酸鹽水凝膠包封的3D微粒光催化劑來增強水的太陽能制氫。主要重點是增強水分子在光催化劑活性位點上的吸附對太陽能制氫性能的作用。
從功能角度來看，褐藻酸鈉的加入增加了光催化劑的活性和保水能力，實現了連續制氫的過程。從操作角度來看，藻酸鹽的存在提高了光催化劑的活性和保水能力，使其能夠不斷產生氫氣。
每一種球形珠狀藻酸鹽包封的光催化劑都具有微型氫氣發生器或光催化反應器的功能。海藻酸鹽水凝膠也表現出優異的可回收性和可重復使用性。它們的合成可重復性和線性可擴展性得到了以下事實的證實：當體積歸一化速率保持不變時，產生的氫氣總量隨著光催化劑包封珠粒的數量線性上升。
水合程度——包括預吸水和動態吸水——強烈影響氫氣的產生速度。流動反應器用于以恒定速率生產氫氣；當進入的流量降至臨界值以下時，生產速率保持不變，這表明每個球形催化劑都起到了小型氫氣發生器的作用。
Kargupta教授在將實驗室規模的原型轉化為實際商業應用方面經驗豐富，其多學科團隊擁有太陽能制氫、燃料電池電解質膜/電極制造和碳固存方面的專業知識。該團隊正試圖擴大產生的氫氣的容量，為偏遠地區的便攜式燃料電池供電。
用于封裝光催化劑的主要化學物質是藻酸鈉，美國食品藥品監督管理局(FDA)和歐盟委員會認為藻酸鈉是一種食品級材料（乳化劑、穩定劑、增稠劑和膠凝劑）。在未來兩年內，基于藻酸鹽水凝膠的光催化劑和合適的光反應器將與高密度儲能和燃料電池組裝在一起。計劃與行業合作伙伴合作，在工業規模上擴大這種高性能光催化劑的規模。
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