Японські дослідники зробили значний крок у розвитку штучного фотосинтезу, розробивши інноваційний гідрогель, здатний розщеплювати воду на водень і кисень під дією сонячного світла.
Цей прорив став можливим завдяки зусиллям команди з Токійського університету та Передового науково-технічного інституту Японії, які створили гідрогель зі структурованими полімерними мережами. Такі мережі забезпечують контрольований рух електронів, що є критичним етапом процесу розщеплення молекул води. Ефективне перенесення електронів допомагає підвищити продуктивність фотосинтетичної реакції, що відкриває нові перспективи для виробництва чистого водню.
Гідрогель містить активні молекули, такі як комплекси рутенію та наночастинки платини, що імітують природний процес фотосинтезу. Основним завданням було оптимізувати розташування цих молекул у гелі, щоб забезпечити вільний рух електронів і уникнути агрегації функціональних часток, яка часто знижує ефективність штучних фотосинтетичних систем. Застосування полімерних мереж допомогло вирішити цю проблему, що значно підвищило продуктивність процесу, порівняно з попередніми розробками.
«Ми організували молекули в структурованому середовищі гідрогелю, що зробило процес перетворення енергії більш ефективним», – зазначає Хагівара Рейна, провідний автор дослідження. Завдяки цьому активність процесу розщеплення води значно зросла, а продуктивність системи покращилась, що робить її перспективною альтернативою для виробництва водню з використанням сонячної енергії.
Незважаючи на успіхи, дослідники визнають, що попереду ще багато роботи. Основним викликом залишається масштабування виробництва гідрогелю та забезпечення його стабільної роботи в довготривалій перспективі. Наступні дослідження будуть зосереджені на вдосконаленні технології для створення матеріалу, який міг би витримувати інтенсивне використання протягом тривалого часу.