Производство водорода из воды с использованием энергии солнца становится все более перспективным направлением в области возобновляемых источников энергии. Ученые из университета Линчепинга в Швеции сделали прорыв, создав новый трехслойный материал, который делает процесс получения водорода в 8 раз эффективнее по сравнению с предыдущими решениями.
Возглавляемая доцентом Цзяну Суном команда исследователей изучает возможность использовать энергию солнца для фотохимического расщепления молекул воды на водород и кислород. Ранее было доказано, что кубический карбид кремния (3C-SiC) способен эффективно поглощать солнечный свет и использовать его энергию для расщепления воды. В новом исследовании этот материал был дополнен еще двумя слоями — оксидом кобальта и катализатором Ni(OH)₂.
Когда солнечный свет попадает на материал, в нем генерируются электрические заряды. Основная задача — предотвратить их рекомбинацию (соединение) до того, как они смогут участвовать в реакции. Именно многослойная структура нового материала позволяет более эффективно разделять заряды, что делает расщепление воды значительно продуктивнее.
«Мы создали сложную структуру, и наше исследование показало, как каждый слой влияет на улучшение эффективности реакции. Результат — в 8 раз выше по сравнению с чистым карбидом кремния», — говорит Цзяну Сун.
Сегодня на рынке преобладает так называемый «серый» водород, производимый из природного газа, при этом на каждую тонну водорода приходится до 10 тонн выбросов CO₂. В отличие от этого, «зеленый» водород получают с помощью возобновляемой энергии, что делает его экологически чистым источником топлива.
На горизонте — цель достичь эффективности не менее 10% при использовании только солнечной энергии. Современные разработки варьируются от 1% до 3%. Исследователи из Линчепинга надеются добиться этого показателя в течение ближайших 5–10 лет, что сделает производство «зеленого» водорода более рентабельным и конкурентоспособным.
А российские химики уже удешевили производство «зеленого» водорода.