Обнаружено, что солнечные пиксели в изобилии на Земле производят водород в течение нескольких недель

Устройства, изготовленные из материалов на основе оксидов и углерода, могут производить чистый водород из воды в течение нескольких недель, говорится в исследовании.

Согласно исследованию, устройства, изготовленные из общедоступных материалов на основе оксида и углерода, могут производить чистый водород из воды в течение нескольких недель. Открытие может помочь в преодолении одной из основных проблем в производстве солнечного топлива: нынешние широко распространенные на Земле светопоглощающие материалы ограничены с точки зрения производительности или стабильности. Переход к полной декарбонизации и цель Великобритании по нулевым выбросам к 2050 году будут в значительной степени зависеть от водородного топлива. Поскольку большая часть водорода в настоящее время производится с использованием ископаемого топлива, ученые в настоящее время пытаются разработать более экологически безопасные методы производства водорода.

Одним из подходов к достижению этой цели является создание устройств, которые могут улавливать солнечный свет и расщеплять воду для производства зеленого водорода. Хотя для производства зеленого водорода были исследованы многочисленные светопоглощающие материалы, большинство из них быстро распадаются при погружении в воду.

Например, наиболее эффективными светособирающими материалами являются перовскиты, неустойчивые в воде и содержащие свинец. Из-за риска утечки ученые работали над созданием бессвинцовых альтернатив.

Одной из таких альтернатив является оксииодид висмута (BiOI). До сих пор на него не обращали внимания как на нетоксичный полупроводник для использования в качестве топлива для солнечных батарей из-за его низкой водостойкости. Но, основываясь на предыдущих исследованиях потенциала материала, исследователи выбрали BiOI для создания зеленого водорода.

Результаты исследования были опубликованы в Nature Materials.

Исследователи создали устройства, имитирующие естественный процесс фотосинтеза в листьях растений. Эти искусственные листовые устройства, сделанные из BiOI и других экологически чистых материалов, поглощают солнечный свет и производят O2, H2 и CO.

Исследователи смогли улучшить стабильность этих искусственных листовых устройств, поместив BiOI между двумя оксидными слоями. Для предотвращения проникновения влаги на прочную структуру устройства на основе оксида была нанесена водоотталкивающая графитовая паста. В результате стабильность светопоглощающих пикселей BiOI увеличилась с минут до нескольких месяцев.

Это важное открытие, которое поднимает BiOI до статуса реального собирателя света, способного производить стабильный зеленый водород.

Доктор Вирджил Андрей, научный сотрудник колледжа Святого Иоанна Кембриджского университета, и ученые из Имперского колледжа Лондона, которые совместно руководили исследованием, сказали, что даже если некоторые пиксели были неправильными, они смогли разделить их так, чтобы они не т влияет на остаток. Это означало, что исследователи могли поддерживать производительность маленького пикселя на большей площади.

Эти результаты показывают, что эти новые устройства могут превзойти по эффективности обычные поглотители света. Новые методы повышения стабильности устройств искусственного листа BiOI теперь можно применять к другим уникальным системам, помогая их коммерциализации.