Дослідники з Принстонського університету та Університету Райса об’єднали залізо, мідь та звичайний світлодіод, щоб створити недорогу технологію виробництва водню. Метод, запропонований вченими, не вимагає екстремальних температур або дорогих каталізаторів для перетворення аміаку в зелене паливо.
Промислові підприємства часто розщеплюють аміак при високих температурах, використовуючи в якості каталізаторів широкий спектр каталізаторів, тобто матеріалів, які прискорюють хімічну реакцію. Попередні дослідження показали, що температуру процесу можна знизити за допомогою рутенію, але цей матеріал коштує занадто дорого.
Для оптимізації процесу хіміки використовували досягнення плазмоніки. Це відносно нова область, яка досліджує поєднання крихітних металевих наноструктур та світла. Направляючи світло на структури розміром менше однієї довжини хвилі, інженери маніпулюють властивостями матеріалу. У цьому випадку вчені використовували світло для збудження електронів у наночастинках заліза.
Реакційна комірка (ліворуч) і фотокаталітична платформа (праворуч), що використовуються при випробуваннях мідно-залізних плазмонних фотокаталізаторів для отримання водню з аміаку. Вся енергія реакції для каталізу надходила від світлодіодів, що випромінюють світло з довжиною хвилі 470 нанометрів. Зображення: Syzygy Plasmonics, Inc., Rice University
Для роботи плазмоніки підходять тільки певні типи металів, наприклад, мідь, золото або срібло. Вчені додали атоми міді до частинок заліза, щоб створити крихітні наноструктури. При цьому мідь виступає в якості антени, яка вловлює світло від світлодіода. А атоми заліза, вбудовані в мідь, діють як каталізатори для прискорення реакції, керованої електронами, збудженими впливом світла.
У серії експериментів вчені показали, що цей метод підходить для отримання водню з аміаку. При цьому для роботи потрібно тільки світло від енергозберігаючих світлодіодів, що працюють при кімнатній температурі без додаткового нагріву. Дослідники кажуть, що процес масштабується. Вчені продовжать досліджувати альтернативні каталізатори, щоб ще більше підвищити ефективність процесу і знизити його вартість.