Учени от Томския политехнически университет заедно с екипи от Пражкия университет по химия и технологии и Университета Ян Евангелиста Пуркине в Усти над Лабем са разработили нов 2-D материал за производство на водород, който е в основата на алтернативните енергии.

от Томския политехнически университет

новият

Материалът ефективно генерира молекули на водород от прясна, солена и замърсена вода чрез излагане на слънчева светлина. Резултатите са публикувани в ACS Applied Materials & Interfaces .

„Водородът е алтернативен източник на енергия. Следователно, развитието на водородните технологии може да се превърне в решение на глобалното енергийно предизвикателство. Съществуват обаче редица проблеми, които трябва да бъдат решени. По-специално, учените все още търсят ефективни и екологични методи за производство на водород. Един от основните методи е разграждането на водата чрез излагане на слънчева светлина. На нашата планета има много вода, но само няколко метода, подходящи за солена или замърсена вода. Освен това малцина използват инфрачервения спектър, който е 43% от цялата слънчева светлина “, казва Олга Гуселникова, един от авторите и изследовател в Изследователското училище по химия и приложни биомедицински науки на TPU.

Разработеният материал е трислойна структура с дебелина 1 микрометър. Долният слой е тънък златен филм, вторият е направен от 10 нанометрова платина, а третият е филм от органометални структури от хромови съединения и органични молекули. .

„По време на експериментите напоихме материала и запечатахме контейнера, за да вземем периодични проби от газ и да определим количеството водород. Инфрачервената светлина предизвика възбуждането на плазмонния резонанс на повърхността на пробата. Горещите електрони, генерирани в златния филм, се прехвърлят в платинения слой. Тези електрони инициират редукцията на протони на границата с органичната обвивка. Ако електроните достигнат каталитичните центрове на метало-органичните рамки, последните също са били използвани за намаляване на протоните и получаване на водород ", обяснява Гуселникова.

Експериментите показват, че 100 квадратни сантиметра от материала могат да генерират 0,5 литра водород за един час. Това е една от най-високите регистрирани ставки за 2-D материали.

„В този случай метално-органичната рамка също действа като филтър. Той филтрира примесите и преминава вече пречистена вода без примеси към металния слой. Това е много важно, защото, въпреки че на Земята има много вода, основният й обем е солена или замърсена вода. Затова трябва да сме подготвени да работим с този тип вода ”, посочва той.

В бъдеще учените се надяват да подобрят материала, за да го направят ефективен както за инфрачервения, така и за видимия спектър.

„Материалът вече показва известно поглъщане във видимия светлинен спектър, но ефективността му е малко по-ниска, отколкото в инфрачервения спектър. След подобрението може да се каже, че материалът работи с 93% от спектралния обем слънчева светлина “, добави той. Добавете Guselnikova.