Вчені здійснили прорив у виробленні сонячної енергії
Нова молекула, розроблена вченими Університету штату Огайо, може збирати енергію з усього видимого спектру світла, приносячи до 50 відсотків більше сонячної енергії, ніж сучасні сонячні батареї, а також може каталізувати цю енергію в водень.
Водень розглядається багатьма людьми, особливо в Японії та Кореї, як екологічно чисте паливо, яке може живити наші транспортні засоби в майбутньому з низьким рівнем викидів. Один зі способів отримання водню - це виділення його з води. Зазвичай це робиться шляхом розщеплення молекул води на водень і кисень за допомогою електрики, але потенційно більш простим і ефективним способом зробити це може бути фотокаталітичне розщеплення води, яке використовує саме світло як джерело енергії замість електрики, повністю видаляючи виробництво електрики з процесу.
Нікому ще не вдалося комерціалізувати виробництво фотокаталітичного водню, але це гаряча область досліджень, і ця команда OSU стверджує, що вона виявила одну з найефективніших фотокаталітичних молекул на сьогодні.
Молекула продемонструвала унікальну здатність використовувати світло з усього видимого спектру. Там, де більшість попередніх фотокаталізаторів фокусувалися на високоенергетичних ультрафіолетових довжинах хвиль, цей може захоплювати енергію з ультрафіолету, повністю через видимий спектр і добре в ближній інфрачервоний діапазон, що означає, що він може поглинати до 50 відсотків більше сонячної енергії, ніж нинішні сонячні елементи.
Багато попередніх спроб, стверджують дослідники, також втратили ефективність через використання двох або більше молекул в каталізаторі. Енергія втрачається в цих системах, оскільки ці молекули обмінюються електронами - не проблема з одномолекулярним рішенням OSU.
Новий фотокаталізатор, про який йде мова, являє собою форму елемента родію. Дослідники протестували його в лабораторії, посвітивши світлодіодом на кислотний розчин, що містить активну молекулу, і виявили, що виділився газоподібний водень.
"Система здатна переводити молекулу в збуджений стан, де вона поглинає фотон і здатна накопичувати два електрони для отримання водню", - говорить професор Клаудіа Турро, директор Центру хімічної та біофізичної динаміки OSU. "Це зберігання двох електронів в одній молекулі, отриманій з двох фотонів, і використання їх разом для отримання водню, є безпрецедентним.”
Все ще існують проблеми, які необхідно вирішити, перш ніж це стане комерційно життєздатним засобом виробництва чистого палива. Головний з них полягає в тому, що родій рідкісний і дорогий; Турро каже, що команда намагається з'ясувати, як побудувати його з менш дорогих матеріалів і зробити його більш довговічним. Але це дослідження, безумовно, наближає фотокаталітичне виробництво водню на один крок до реальності.
Дослідження опубліковано в журналі Nature Chemistry.
Джерела: Ohio State University
