Этот прорыв может когда-нибудь привести к появлению нового источника экологически чистого топлива, снизить спрос на ископаемое топливо и повысить экономику Флориды, где много солнечного света и морской воды.Ян, доцент, работавший по совместительству в Центре технологий нанонауки Университета Центральной Флориды и Департаменте материаловедения и инженерии, работает над расщеплением солнечного водорода почти 10 лет.Это делается с использованием фотокатализатора — материала, который стимулирует 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 это намного сложнее; необходимые фотокатализаторы недостаточно долговечны, чтобы справиться с его биомассой и коррозионной солью.Как сообщает журнал Energy Науки об окружающей среде, Ян и его исследовательская группа разработали новый катализатор, который способен не только собирать гораздо более широкий спектр света, чем другие материалы, но и выдерживать суровые условия морской воды.
«Мы открыли новое окно для разделения настоящей воды, а не только очищенной воды в лаборатории», — сказал Ян. «Это действительно хорошо работает в морской воде».Ян 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 нанополости были покрыты нано-чешуйками дисульфида молибдена, двумерного материала толщиной в один атом.
Типичные катализаторы способны преобразовывать в энергию только ограниченную полосу пропускания света. Благодаря новому материалу команда Яна может значительно увеличить полосу пропускания света, который может быть собран. Контролируя плотность вакансий серы в нанофлейках, они могут производить энергию в диапазоне длин волн света от ультрафиолетового видимого до ближнего инфракрасного, что делает его как минимум вдвое более эффективным, чем существующие фотокатализаторы.
«Мы можем поглощать гораздо больше солнечной энергии из света, чем обычный материал», — сказал Ян. «В конце концов, если он будет коммерциализирован, это будет хорошо для экономики Флориды. У нас много морской воды вокруг Флориды и много действительно хорошего солнца».По его словам, во многих ситуациях производство химического топлива из солнечной энергии является лучшим решением, чем производство электроэнергии из солнечных батарей. Это электричество необходимо использовать или хранить в батареях, которые разлагаются, в то время как газообразный водород легко хранить и транспортировать.
Изготовить катализатор относительно легко и недорого. Команда Яна продолжает свои исследования, сосредоточившись на том, как наилучшим образом увеличить производство и улучшить его производительность, чтобы можно было отделить водород из сточных вод.