Производить водород для питания топливных элементов можно путем извлечения газа из морской воды, но для этого требуется электричество, что делает этот процесс дорогостоящим. Исследователь UCF Ян Ян разработал новый гибридный наноматериал, который использует солнечную энергию и использует ее для получения водорода из морской воды более дешево и эффективно, чем существующие материалы..
Прорыв может когда-нибудь привести к новому источнику экологически чистого топлива, снизить спрос на ископаемое топливо и стимулировать экономику Флориды, где много солнечного света и морской воды.
Янг, доцент, работающий по совместительству в Технологическом центре нанотехнологий Университета Центральной Флориды и Департаменте материаловедения и инженерии, работает над расщеплением солнечного водорода уже почти 10 лет.
Это делается с использованием фотокатализатора - материала, который запускает химическую реакцию, используя энергию света. Когда он начал свои исследования, Ян сосредоточился на использовании солнечной энергии для извлечения водорода из очищенной воды. С морской водой задача гораздо сложнее; необходимые фотокатализаторы недостаточно долговечны, чтобы справиться с его биомассой и коррозионной солью.
Как сообщается в журнале Energy & Environmental Science, Ян и его исследовательская группа разработали новый катализатор, способный не только собирать гораздо более широкий спектр света, чем другие материалы, но и выдерживать суровые условия. в морской воде.
«Мы открыли новое окно для разделения настоящей воды, а не только очищенной воды в лаборатории», - сказал Ян. «Это действительно хорошо работает в морской воде».
Янг разработал метод изготовления фотокатализатора, состоящего из гибридного материала. Крошечные нанополости были химически вытравлены на поверхности ультратонкой пленки диоксида титана, наиболее распространенного фотокатализатора. Эти углубления в нанополостях были покрыты наночешуйками дисульфида молибдена, двумерного материала толщиной в один атом.
Обычные катализаторы способны преобразовывать свет в энергию только в ограниченном диапазоне частот. Благодаря новому материалу команда Янга смогла значительно увеличить пропускную способность света, который можно собрать. Контролируя плотность вакансий серы в нанохлопьях, они могут производить энергию в диапазоне длин волн от ультрафиолетового и видимого до ближнего инфракрасного, что делает его как минимум в два раза более эффективным, чем современные фотокатализаторы.
«Мы можем поглощать гораздо больше солнечной энергии из света, чем обычный материал», - сказал Ян. «В конце концов, если это будет коммерциализировано, это будет хорошо для экономики Флориды. У нас много морской воды вокруг Флориды и много действительно хорошего солнца».
Во многих ситуациях производство химического топлива из солнечной энергии является лучшим решением, чем производство электроэнергии из солнечных батарей, сказал он. Это электричество нужно использовать или хранить в батареях, которые разлагаются, а газообразный водород легко хранить и транспортировать.
Изготовить катализатор относительно просто и недорого. Команда Янга продолжает свои исследования, сосредоточившись на наилучшем способе увеличения масштабов производства и дальнейшего улучшения его производительности, чтобы можно было выделять водород из сточных вод.