Ізраїльські вчені домоглися рекордного ККД перетворення води в водневе паливо за допомогою сонячної енергії - вони відразу подвоїли попереднє досягнення. Ще трохи й штучний фотосинтез стане економічно вигідним. Для цього вже досягнуту ефективність потрібно збільшити лише на 20-30%.
Група вчених з Ізраїльського технологічного інституту представила на засіданні Американського хімічного товариства фотокаталізатор, який може перетворювати воду в водневе паливо за допомогою сонячного світла.
Чотири роки тому вчені розробили гетероструктуру зі сферичними квантовими точками з кадмію-селеніду, укладену в стрижень з сульфіду кадмію. Частинки кадмію-селеніду притягували позитивні заряди, а негативні акумулювалися на кінці стрижня, де розміщувалися частки платини. ККД реакції відновлення склав 100%.
Однак для повноцінного функціонування фотокаталітична система повинна підтримувати як реакцію відновлення, так і реакцію окислення, яка відбувається в кілька етапів і тому становить певну складність. До того ж її побічні продукти погіршують стабільність напівпровідника. Тому дослідники звернулися до нового з'єднання - бензиламіну. І виявили, що можуть виробляти водень з води, одночасно перетворюючи бензиламіни в бензальдегід.
«У цьому дослідженні ми трансформували процес з фотокаталізу в фотосинтез, тобто, сталася справжня конверсія сонячної енергії в паливо. Фотокаталітична система зробила перетворення сонячної енергії в хімічні зв'язки, які здатні зберігатися з коефіцієнтом конверсії сонячної енергії в хімічну 4,2%», розповідає керівник проєкту Лілак Аміран.
Це новий світовий рекорд в області фотокаталізу, який у два рази перевершує минулий результат. Міністерство енергетики США встановило кордон практичної можливості реалізації технології вироблення водню в результаті фотокаталізу на рівні 5-10%. Так що, за словами вчених, вони в одному кроці від економічно вигідного прямого перетворення сонячної енергії в водневе паливо.
Для подальшого зростання ефективності процесу вчені залучили штучний інтелект, який повинен допомогти їм з пошуком нових з'єднань з високими сонячно-хімічними перетвореннями. Швидше за все, в природі є щось більш ефективне, ніж бензиламіни й вчені планують це знайти.
Нагадаємо, що зовсім недавно вчені з Австралійського національного університету розробили фотоелектрохімічний сонячно-водневий елемент, який споживає сонячну енергію і воду та виділяє водень в обхід зовнішньої системи електролізу.
