Разцепването на вода става със 100% ефективност

Разлагането на водата е процес от два етапа, а в новото проучване, изследователите извършват една от тези стъпки (редуция) с 100% ефективност.

Резултатите разбиват предишния рекорд от 60% за производство на водород с видима светлина и подчертават, че бъдещите изследвания трябва да се съсредоточат върху другата стъпка (окисление), за да се реализира на практика цялостното разлагане на водата.

Изследването е публикувано в списание Nano Letters.

Ако се намери евтин и лесен начин за разделянето на водата на компонентите й - кислород и водород - електролиза или фотолиза на водата, тогава ще получим невероятно богат и чист източник на енергия - водородно гориво за горивни клетки за захранване на превозни средства и електронни устройства, съобщава Рhys.org.

Изгаряйки в кислородна среда, водородът не образува никакви странични продукти, освен вода. Теоретично електролизата е много прост процес - достатъчно е да се пропусне електрически ток във вода и тя се разделя на водород и кислород. Но засега всички разработени технологии изискват толкова много енергия, че електролизата става неизгодна.

Сега учените са решили част от проблема. Изследователи от Израелския технологичен институт Технион са разработили метод за втория етап - редукция или възстановяване - на двустепенната реакция във видимата (слънчева) светлина с енергийна ефективност от 100%, значително надминавайки предишния рекорд от 58,5%.

Остава да се подобри другият етап - окисление.

Тази висока ефективност е постигната благодарение на използването само на енергията на светлината. Катализатори (фотокатализатори) са нанопръчици с дължина 50 нанометра. Те абсорбират фотони от източник на светлина и отдават електрони.

В етапа, разработен от учените, се произвеждат четири отделни атоми водород и молекула О₂ (която е ненужна). Четирите атома водород се свързват в две молекули Н₂, които са подходящата за използване форма на водород. Ефикасността от 100% означава, че всички фотони, получени в системата, участват в образуването на електрони. Всяка нанопръчица генерира около 100 молекули H₂ в секунда.

Сега учените работят върху оптимизацията на технологичния процес, който досега изисква алкална среда с изключително високо рН. Такова ниво не е приемливо за реалните условия на работа. Друг проблем е, че нанопръчиците са податливи на корозия.

Въпреки това, днес сме с една малка крачка по-близо до получаването на неизчерпаем източник на чиста енергия под формата на водородно гориво.

Още по темата

23/08/2015

Космос

Девет реални технологии на НАСА във филма "Марсианецът"

20/08/2015

Физика

Нов метод извлича от въздуха ценни въглеродни нановлакна