Якутию и Иркутскую область соединит энергомост протяженностью 870 км

Якутию и Иркутскую область соединит энергомост протяженностью 870 км

Дальневосточная энергетическая управляющая компания займется реализацией проекта энергомоста...

МЭС Западной Сибири обеспечит технологическое присоединение объектов «Салым Петролеум Девелопмент»

МЭС Западной Сибири обеспечит технологическое присоединение объектов «Салым Петролеум Девелопмент»

«Магистральные электрические сети Западной Сибири», филиал ОАО «ФСК ЕЭС», обеспечит возможность...

Солнечная энергия для создания топлива из водорода

Как известно, человечество пытается использовать солнечную энергию не только для выработки электричества, но и для создания химического топлива из водорода. Что правда, продвижения вперед здесь значительно меньше, чем в случае с солнечной генерацией.

Проблема заключается в стоимости полупроводниковых устройств захвата света и катализаторов, необходимых для получения водорода. Самые эффективные из известных материалы слишком дороги, чтобы полученное с их помощью топливо могло конкурировать с бензином.

Тем не менее, исследования в данной отрасли продолжаются. В журнале Science профессор химии Кионг-Шин Чой и аспирант Тэ Ву Ким из Университета Висконсина описывают дешёвые материалы на основе оксидов . С их помощью учёным удалось достичь эффективности солнечного расщепления воды на водород и кислород 1,7%, наибольшей из известных когда-либо для фотоэлектродных систем на базе оксидов.

Чой создала солнечные элементы из ванадата висмута с помощью электролиза, получив материал с площадью поверхности 32 квадратных метра на каждый грамм. «Без особого оборудования, высокой температуры или запредельного давления мы создали нанопористый полупроводник из чрезвычайно крошечных частиц, имеющих большую площадь поверхности, — поясняет профессор. — Чем больше площадь поверхности, тем больше площадь контакта с водой, и, следовательно, более эффективное расщепление».

Однако, ванадат висмута нуждается в «помощнике» для ускорения реакции производства топлива. Для этого необходим подходящий катализатор.

По мнению Чой, множество учёных работает над повышением эффективности проводников и катализаторов, однако стыковке эффективных материалов между собой уделяется мало внимания. «Даже если у вас есть лучший полупроводник в мире и лучший катализатор, их общая эффективность может быть ограничена границей раздела полупроводник — катализатор», — говорит она.

Чой и Ким использовали в качестве катализатора пару дешёвых и не слишком эффективных поодиночке веществ: оксид железа и оксид никеля. «Поскольку ни один катализатор не обеспечивает хорошее сопряжение одновременно с полупроводником и водой, мы решили разделить всю работу на две части, — рассказывает Чой. — Оксид железа хорошо сочетается с ванадатом висмута, а оксид никеля с водой. Поэтому мы используем их вместе».

Двухслойная конструкция катализатора позволила идеально совместить его с водой и полупроводником. «Объединение дешёвого двойного катализатора и нашего нанопористого полупроводникового электрода с большой площадью поверхности привело к созданию недорогой фотоэлектродной системы с рекордной эффективностью», — говорит Чой.

Она ожидает, что фундаментальная работа, демонстрирующая рост эффективности нанопористого ванадата висмута в сочетании с двухслойным катализатором, послужит лабораториям по всему миру толчком для качественного прорыва в исследованиях. «Другие исследователи, изучающие различные типы полупроводников или различные типы катализаторов могут использовать этот подход для поиска комбинаций материалов, которые могут стать ещё более эффективными», — заявила профессор.