Пристрої, виготовлені з оксийодиду вісмуту і вуглецю, можуть виробляти чистий водень з води під дією світла протягом тривалого часу. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Materials.
Дослідники з Кембриджського університету та Імперського коледжу Лондона створили пристрої, що імітують природний процес фотосинтезу, що відбувається в листках рослин. Єдина відмінність – замість цукрів, система виробляє водень.
Водень – один з перспективних видів палива, проте зараз він в основному виробляється з викопних вуглеводнів. Дослідники відзначають, що багато робіт були присвячені створенню зеленого водню, в тому числі за допомогою розщеплення води під дією сонячного світла. Але всі вони стикалися з тим, що світлопоглинанні матеріали, які можна використовувати у виробництві, швидко розкладаються у воді.
Один з таких матеріалів оксийодит вісмуту. На відміну від популярних перовкситів він не токсичний, але надзвичайно швидко розкладається у воді. Дослідники знайшли спосіб підвищити стабільність цих штучних листових пристроїв шляхом розміщення оксийодиту між двома оксидними шарами. Міцна конструкція пристрою була додатково покрита водовідштовхувальною графітовою пастою, що запобігає проникненню вологи.
“Лист” з декількома пікселями. Зображення: Dr Virgil Andrei, St John’s College, University of Cambridge
В результаті термін стабільної роботи пристрою на основі штучних «листя» з оксийодиту виріс від декількох хвилин до двох місяців. Такий результат, як відзначають автори, перетворюють новий пристрій в життєздатну систему для промислового виробництва зеленого водню.
Дослідники також виявили, що продуктивність пристроїв, що складаються з декількох областей збору світла (званих «пікселями»), виявилася вищою, ніж в аналогічного за площею великого «листка». Це відкриття, як вважають автори, може значно спростити і прискорити масштабування нових систем для виробництва палива.
“Це захоплююча розробка! Зараз лише деякі сонячні паливні системи демонструють стабільність, сумісну з реальними додатками. Завдяки цій роботі ми робимо крок вперед до створення безвідходної паливної економіки”, – говорить Ервін Рейснер, професор хімії з Кембриджського університету і один з авторів дослідження.