Чрезвычайно эффективный фотокатализ превращает водопроводную воду в водород, используя только солнечный свет
Водород как источник энергии - важный строительный блок для устойчивой экономики. Не только грузовики, поезда и легковые автомобили уже работают на H2 благодаря топливным элементам. Он также используется при производстве стали, в химической промышленности и в качестве накопителя для возобновляемой энергии.
Однако в его производстве еще есть место для совершенствования. В то время как производство из природного газа, скорее всего, в любом случае будет исключено в будущем, а в настоящее время он является непревзойденно дешевым, электролиз требует электричества. А пока она не доступна в изобилии из возобновляемых источников, производство водорода более неэффективно, чем прямое использование или, например, использование аккумуляторных батарей.
Это делает подход, предложенный исследовательской группой в Университете штата Орегон, еще более элегантным. Каркасная конструкция из металла и органических элементов с порами нанометрового диапазона требует только прямого солнечного света для извлечения чистого водорода из обычной воды.
Скачок в эффективности
Этот принцип называется фотокатализом. Химический процесс запускается исключительно за счет поглощения фотонов солнечного света. Базовая технология уже известна. Однако предыдущие разработки с использованием цинка, индия или титана могли использовать для производства водорода лишь от 0,3 до 0,7 процентов падающей солнечной энергии.
Благодаря оптимизированной структуре и использованию рутения, очень редкого переходного металла, эффективность может быть увеличена до 10,0%, т.е. в 15-30 раз. Хотя это значение все еще значительно ниже коэффициента преобразования коммерческого солнечного элемента, водород получается напрямую, без обходных путей и, следовательно, без дальнейших потерь энергии.
В ходе экспериментов было получено 10 000 микромолей водорода в час и грамм воды. Хотя химики и исследователи материалов уже впечатлены, преобразование может помочь всем остальным.
Почти 20 процентов H2, содержащегося в воде, может быть растворено в течение часа. Это означает, что 50 литров (13 галлонов) воды достаточно для получения одного килограмма водорода за один час. В тестах с водой из обычной электросети этот показатель был немного хуже. Тогда потребуется около 60 литров (16 галлонов).
Достаточно будет площади не более 100 квадратных метров (1,000 кв. футов). В конце концов, одного килограмма водорода достаточно, чтобы проехать почти 100 километров (60 миль) или обогреть дом в течение нескольких часов.
Источник(и)
