Исследовательская группа под руководством профессора DGIST Джонг-Сун Ю из Департамента энергетики и инженерии успешно разработала новый метод синтеза катализатора, который может эффективно разлагать воду на кислород и водород с помощью солнечного света. Ожидается, что этот метод будет способствовать массовому производству водорода благодаря более высокой эффективности, чем существующий метод фотокатализатора.
Из-за обостряющихся экологических проблем, таких как загрязнение воздуха и глобальное потепление, вызванное более широким использованием ископаемой энергии, водород в последнее время привлекает внимание как экологически чистый источник энергии следующего поколения. Соответственно, во всем мире проводятся исследования того, как производить водород с использованием солнечного света и фотокатализатора путем разложения воды. Чтобы преодолеть ограничения фотокатализатора, который реагирует только на свет в ультрафиолетовых лучах, исследователи добавили в фотокатализатор двойные атомы, такие как азот (N), сера (S) и фосфор (P), или синтезировали новые фотокатализаторы, разработав фотокатализатор, который эффективно реагирует. к видимому свету.
Вместе с группой профессора Сэмюэля Мао из Калифорнийского университета в Беркли, США, исследовательская группа профессора Ю разработала новый фотокатализатор, легированный водородом, путем удаления кислорода с поверхности фотокатализатора, изготовленного из диоксида титана, и заполнения его водородом посредством разложения MgH 2 Энергия длинных волн, включая видимый свет, не может быть использована для существующего белого диоксида титана, поскольку он имеет энергию с широкой запрещенной зоной. Тем не менее, разработка восстановления MgH2 может преодолеть это за счет дефектной индукции кислорода и легирования H, позволяя использовать солнечный свет с длиной волны 570 нм.
Восстановление MgH2 может синтезировать новые вещества, применяя их к оксиду титана, используемому в этом исследовании, а также к оксидам, состоящим из других атомов, таких как Zr, Zn и Fe. Этот метод применим к различным другим областям, таким как фотокатализатор и вторичная батарея. Фотокатализатор, синтезированный в этом исследовании, имеет в четыре раза более высокую фотоактивность, чем существующий белый диоксид титана, и его несложно изготовить, что делает его очень выгодным для массового производства водорода.
Другой характеристикой фотокатализатора, разработанного исследовательской группой, является то, что он уменьшает ширину запрещенной зоны в большей степени, чем существующий фотокатализатор на основе диоксида титана, используемый для производства водорода, и может поддерживать в четыре раза более высокую активность со стабильностью в течение более 70 дней.
Новый метод также может реагировать на видимый свет в отличие от существующего фотосинтеза, преодолевая ограничение производства водорода. Благодаря разработке нового фотокатализатора эффективность и стабильность производства водорода могут значительно повыситься, что поможет популяризировать водородную энергетику в ближайшем будущем.
Профессор Ю сказал: «Фотокатализатор, разработанный на этот раз, представляет собой метод синтеза с гораздо лучшими характеристиками, чем существующий метод фотокатализатора, используемый для производства водорода. Это очень простой метод, который в значительной степени поможет коммерциализировать водородную энергию. исследования по повышению эффективности и экономической целесообразности фотокатализатора, мы возьмем на себя инициативу в создании экологически стабильного производства водородной энергии, которая может заменить ископаемую энергию».