Полупроводниковые нанокристаллы помогут производить водородное топливо

Схематическое изображения процесса взаимодействия
света с нанокристаллом селенида кадмия. (кликните картинку для увеличения)

Схематическое изображения процесса взаимодействия света с нанокристаллом селенида кадмия. (кликните картинку для увеличения)

11.11.2012 (12:09)
Просмотров: 1944
Рейтинг: 0.33
Голосов: 3

Теги:
нанокристалл, фотосинтез, энергия, топливо,
Технология >> Нанотехнология






Ваша оценка
-2 -1 0 1 2
Исследователи из США продемонстрировали способ создания водородного топлива, используя систему искусственного фотосинтеза, основанного на солнечном свете, нанокристаллах и дешевом никелевом катализаторе. Предложенный процесс – первый в своем роде, позволяющий постоянно (без замедления) производить водородное топливо в течение нескольких недель. Как считают исследователи, полученный ими результат важен не только для будущего получения экологически чистой энергии, но также для некоторых промышленных процессов, в частности, для производства аммиака.

В процессе фотосинтеза растения преобразовывают солнечное излучение в энергию, полезную для своей жизнедеятельности. Большинство искусственных систем фотосинтеза, разработанных учеными, пытаются имитировать этот естественный процесс за счет применения светопоглощающих молекул (хромофоров), как правило, полученных из органических красителей. Эти молекулы применяются для фотохимического расщепления воды на
водород и кислород, при этом водород производится в так называемой восстановительной части реакции, а кислород – в окислительной. Две эти реакции являются частью единого процесса, позволяющего преобразовать свет в энергию.

Проблема искусственного фотосинтеза по такой схеме заключается в том, что подобные технологии не долговечны и не эффективны. Лучи солнца постепенно повреждают, а затем уничтожают поглощающие свет молекулы в течение всего лишь нескольких часов. Теперь же группа исследователей из University of Rochester (США) разработала принципиально новую систему для генерации водорода, включающую в себя квантовые точки из селенида кадмия, а также катализаторы: соль никеля и аскорбиновую кислоту (витамин С). Схема работы методики достаточно проста. Квантовые точки из селенида кадмия сначала поглощают два фотона, после чего передают 2 электрона никелевому катализатору, который после этого принимает также два протона для производства водорода.

В отличие от использовавшихся ранее схем, такая система может функционировать в течение нескольких недель, а эффективность ее работы достигает 36% (в воде). Если же раствор представляет собой смесь воды и этанола, эффективность возрастает до 66%. Столь высокие значения КПД еще никогда не наблюдались для систем подобного рода. На сегодняшний день проблема предложенной методики заключается лишь в том, что витамин С, выступающий в роли донора электронов, должен постоянно пополняться в ходе реакции.

Хотя исследователи уверены, что предложенная ими система объективно лучше, чем использовавшиеся ранее схемы, имитирующие фотосинтез при помощи органических молекул (как было отмечено выше, молекулы деградируют со временем), они пока не могут объяснить, откуда берется такая разница в эффективности. Как они считают, глубокое изучение предложенной методики поможет лучше понять восстановительную сторону реакции фотосинтеза, что в будущем может привести к более выгодному процессу расщепления воды.

Как считают ученые, разработанный ими процесс может найти применение в экологически чистой электроэнергетике, а также в промышленности, например, в процессе производства аммиака. Правда, как заявляют сами исследователи, от истинного процесса фотосинтеза они в своей работе пока очень далеко.

Подробные результаты работы опубликованы в журнале Sciencexpress. В ближайшем будущем команда планирует опробовать в рамках разработанной методики другие наносистемы, а также менее дорогие катализаторы.

Нравится


Екатерина Баранова

Также по теме:

Источники:



самое популярное





Rambler's Top100