Российские физики при поддержке Российского научного фонда изучили новый катализатор для расщепления воды на кислород и водород. При добавлении в воду такого катализатора и воздействии на нее солнечным светом выход водорода составит до 67 %, что превышает общепринятый предел для коммерциализации, равный 18 %.
Физики из Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН (Москва) вместе с коллегами из Института геологии и минералогии СО РАН (Новосибирск), Института физики имени Л. В. Киренского СО РАН (Красноярск) и Сибирского федерального университета (Красноярск) и Новосибирского государственного университета (Новосибирск) исследовали новый катализатор, где использованы свойства Янус-структур для получения водорода из воды. Ученые взяли соединения на основе серы, молибдена, селена и теллура для проведения компьютерного моделирования фотокалитических реакций в присутствии монослойных кристаллических полупроводников с Янус-структурой.
Справочно: Янус-структурами называют так, потому что верхний и нижний ряды атомов в них состоят из разных элементов, то есть они двулики подобно богу из древнеримской мифологии. Эта особенность монослоев Януса позволяет ускорять реакцию разложения воды при воздействии света.
Наиболее перспективным кандидатом для производства солнечного водорода оказался материал на основе соединения серы, молибдена и теллура (SMoTe). Прогнозируемая эффективность преобразования солнечной энергии в водород составила 54 % и 67,1 % для нейтральной и кислой сред соответственно, что существенно превышает общепринятый предел для коммерциализации, равный 18 %.
«Расщепление воды под воздействием солнечного света представляет практический интерес, поскольку использование полученного таким образом водорода может сократить выбросы парниковых газов, удовлетворить растущий глобальный спрос на энергию, а также решить проблемы, связанные с устойчивым энергоснабжением по всему миру. В своей работе мы показали, что семейство катализаторов, которые мы изучили, содержат новые динамически устойчивые структуры с выдающимися свойствами для практического применения», – рассказывает руководитель проекта Захар Попов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник ИБХФ РАН.
Таким образом, данная работа российских ученых создает условия для повышения эффективности коммерческого использования «зеленого» водорода.
Подготовлено по материалам сайта Российской Академии Наук.
