«Штучні листя» навчилися добувати водень з брудної морської води — для цього потрібне лише сонячне світло

Вчені з Наньянського технологічного університету (Nanyang Technological University) у Сінгапурі розробили «штучний лист» — фотоелектрохімічний пристрій, який одночасно виробляє водень з морської води та видаляє з неї токсичний промисловий забруднювач гідразин. Система працює безпосередньо від сонячного світла і не потребує зовнішнього джерела електроенергії.

Джерело зображення: Nanyang Technological University

На відміну від звичайного електролізу, де на аноді утворюється кисень, в представленому вченими пристрої анодна реакція пов'язана з розкладанням гідразину на водень і азот. Це вимагає менше енергії і одночасно дозволяє отримувати додатковий водень.

Ключовим елементом пристрою став фотокатод на основі свинцево-содержащого галогенідного перовскита, який перетворює сонячне світло на електричний струм. Для захисту від руйнування в морській воді його покрили титановою фольгою та провідним епоксидним композитом з частинками срібла та міді. Анод містив каталізатор на основі заліза, кобальту та хрому, стійкий до корозії. Такий підхід одночасно подавляв утворення токсичних сполук хлору, які є однією з головних проблем при прямому електролізі морської води.

В експериментах із штучною та справжньою морською водою фотокатод продемонстрував щільність фотоструму 25 мА/см². При освітленні, що відповідає інтенсивності сонячного світла на поверхні Землі в ясний день, пристрій зберігав стабільну роботу понад 72 години і забезпечував швидкість утворення водню 466 мкмоль/(см²·год). Одночасно з цим концентрація гідразину за 30 годин знизилася з 0,5 моль (близько 1,6 % за масою) до всього 0,5 частини на мільярд — це більш ніж у 20 разів нижче граничного рівня в 10 частин на мільярд, встановленого Агентством з охорони навколишнього середовища США.

Вчені вважають, що концепцію можна розвивати не лише для очищення води від гідразину. Наступним етапом вони мають намір створювати каталізатори для видалення інших забруднювачів і одночасно перетворювати відходи на корисні продукти — паливо та промислову сировину.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки