Вчені Томського політехнічного університету спільно з командами Празького хіміко-технологічного університету та Університету Яна Евангелісти Пуркине в Усті-над-Лабемом розробили новий двовимірний матеріал для отримання водню, який є основою для альтернативних видів енергії.

Томського політехнічного університету

може

Матеріал ефективно генерує молекули водню зі свіжої, солоної та забрудненої води під впливом сонячного світла. Результати опубліковані в ACS Applied Materials & Interfaces .

'Водень є альтернативним джерелом енергії. Тому розвиток водневих технологій може стати рішенням глобальної енергетичної проблеми. Однак існує низка проблем, які потрібно вирішити. Зокрема, вчені досі шукають ефективні та екологічно чисті методи отримання водню. Одним з основних методів є розщеплення води під впливом сонячних променів. На нашій планеті багато води, але лише кілька методів, придатних для солоної або забрудненої води. Крім того, мало хто використовує інфрачервоний спектр, який становить 43% від усього сонячного світла ", - каже Ольга Гусельникова, одна з авторів та дослідниця Науково-дослідної школи хімії та прикладних біомедичних наук ТПУ.

Розроблений матеріал являє собою тришарову структуру товщиною 1 мікрометр. Нижній шар являє собою тонку плівку золота, другий виготовлений з 10 нанометрової платини, а третій - це плівка органометалевих структур сполук хрому та органічних молекул. .

«Під час експериментів ми поливали матеріал і герметично закривали контейнер, щоб періодично брати проби газу та визначати кількість водню. Інфрачервоне світло викликало збудження плазмонного резонансу на поверхні зразка. Гарячі електрони, що утворюються в плівці золота, переносилися в шар платини. Ці електрони ініціювали відновлення протонів на межі розділу з органічною оболонкою. Якщо електрони досягають каталітичних центрів металоорганічних каркасів, останні також використовувались для відновлення протонів і отримання водню ", - пояснює Гусельникова.

Експерименти показали, що 100 квадратних сантиметрів матеріалу можуть генерувати 0,5 літра водню за одну годину. Це одна з найвищих показників, що реєструються для 2-D матеріалів.

«У цьому випадку металоорганічний каркас також виконував роль фільтра. Він фільтрував домішки і пропускав уже очищену воду без домішок до металевого шару. Це дуже важливо, оскільки, хоча води на Землі багато, основний її об’єм - це солона або забруднена вода. Тому ми повинні бути готовими працювати з цим типом води », - зазначає він.

У майбутньому вчені сподіваються вдосконалити матеріал, щоб зробити його ефективним як для інфрачервоного, так і для видимого спектрів.

`` Матеріал вже демонструє деяке поглинання у видимому спектрі світла, але його ефективність трохи нижча, ніж в інфрачервоному спектрі. Після вдосконалення можна сказати, що матеріал працює з 93% спектрального об'єму сонячного світла ", - додав він. Додайте Гусельникову.