Физики создали новый материал, который преобразует солнечный свет и воду в чистую энергию

Опубликованы результаты исследования.

Фотокатализатор, созданный американскими учеными, обеспечивает высокоскоростное и высокоэффективное производство водорода. Фотокаталитическое производство водорода предлагает альтернативный путь для создания устойчивой энергетической экономики.

Результаты исследования опубликованы в журнале Angewandte Chemie, пишет Interesting Engineering (перевод - «Фокус»).

Ученые представили потенциально новый инструмент для борьбы с выбросами парниковых газов и изменением климата. Их исследование было сосредоточено на кристаллических пористых материалах, известных как металл-органические каркасные структуры (MOF)

Ученые использовали MOF для получения гетероперехода оксида металла, то есть комбинации двух материалов с дополнительными свойствами, для создания катализатора, который при воздействии солнечного света быстро и эффективно расщепляет воду на водород.

Гетеропереход под названием RTTA, включает в себя оксид рутения, полученный из MOF, и оксид титана, легированный серой и азотом. Ученые протестировали несколько RTTA с различным количеством оксидов и нашли лучший вариант. Гетеропереход RTTA-1 с самым низким содержанием оксида рутения показал самую высокую скорость производства водорода.

Всего за один час один грамм RTTA-1 способен производить более 10 700 микромолей водорода. В этом процессе использовали фотоны, частицы света, которые били по в RTTA-1 и способствовали производству водорода.

По словам ученых, активность RTTA-1 обусловлена синергетическим эффектом свойств оксидов металлов и свойств поверхности исходного MOF, которые усиливают перенос электронов. Это исследование подчеркивает потенциал гетеропереходов оксидов металлов, полученных из MOF, в качестве фотокатализаторов для практического производства водорода, способствуя разработке устойчивых и эффективных энергетических решений.

Производство водорода путем расщепления воды с помощью каталитического процесса считается более чистым, чем традиционный метод получения водорода из природного газа.

В настоящее время производство водорода из воды включает электрокатализ, то есть пропускание электричества через катализатор. Устойчивость электрокатализа зависит от использования возобновляемой энергии, и, чтобы быть конкурентоспособной на рынке, энергия должна быть недорогой, говорят ученые.

Вода является богатым источником водорода, и фотокатализ предлагает метод использования солнечной энергии для производства водорода. Хотя оксид рутения дорогой, его количество, которое использовали ученые фотокатализаторе, минимально. Для промышленного применения, если катализатор показывает хорошую стабильность и производство, стоимость этого небольшого количества оксида рутения становится менее важной, говорят ученые.

Фотокаталитическое производство водорода предлагает альтернативный путь для создания устойчивой энергетической экономики, считают авторы исследования.