Расщепление воды, процесс сбора солнечной энергии для производства энергоемкого топлива, может быть упрощен благодаря новым исследованиям, проведенным с участием преподавателей Бингемтонского университета, Государственного университета Нью-Йорка.
«Ключевая идея состоит в том, чтобы генерировать солнечное топливо: газообразный водород, который можно сжигать для высвобождения энергии по требованию без выделения углекислого газа», - сказал доцент физики Бингемтонского университета Луи Пайпер. «Для расщепления воды мы используем видимый свет для генерации фотовозбужденных отрицательных электронов и положительных дырок, которые затем разделяются, чтобы катализировать воду на кислород и водород. Хранение газов более просто (и дешевле), чем использование батарей, поэтому этот подход имеет преимущество сбора и хранения чистой энергии».
Исследовательская группа, в том числе Пайпер, выяснила, как «легирование» (или добавление ионов металла) в нанопроволоки пятиокиси ванадия (M-V2O5) поднимает самые высокие заполненные энергетические уровни для более эффективного переноса дырок из квантовых точек в нанопроволоки, т.е. разделения фотовозбужденных электронов и дырок.
«Если вы не применяете присадку, то происходит накопление положительных дыр, которые разъедают квантовые точки (это называется фотокоррозией)», - сказал Пайпер. «Используя вычисления и химическую интуицию, мы предсказали, что легирование ионами Sn2+ приведет к отличному выравниванию энергии и эффективному разделению зарядов. Мы увидели десятикратное увеличение количества получаемого нами водорода, полученного из солнечной энергии».
В настоящее время исследователи работают со своими коллегами из Университета Буффало и Техасского университета A&M, чтобы усилить выделение газообразного водорода, украсив квантовые точки платиной.
«Мы ожидаем, что платина улучшит ситуацию, выступая в качестве катализатора для электронов, но наша конечная цель - найти менее дорогостоящие альтернативы для украшения», - сказала Пайпер.
Исследователи из Diamond Light Source и Брукхейвенской национальной лаборатории также внесли свой вклад в эту статью.