Ученые в США создали нанокатализатор, способный расщеплять воду с рекордно высоким КПД

Физики из США разработали нанокатализатор на базе соединений хрома, родия, кобальта, индия и галлия, который способен использовать около 9% от общей энергии солнечного света для расщепления молекул воды и производства кислорода и водорода. Он на порядок превосходит в этом отношении уже существующие фотокатализаторы, сообщила в среду пресс-служба университета штата Мичиган.

Ученые в США создали нанокатализатор, способный расщеплять воду с рекордно высоким КПД

"Нам удалось создать полупроводниковую каталитическую структуру, которая способна переносить очень высокие световые нагрузки, а также при этом уменьшить ее размеры примерно в 100 раз по сравнению с ее аналогами, которые могут выдерживать лишь слабо концентрированный свет. Наше открытие открывает дорогу для производства очень дешевого водорода", - заявил научный сотрудник университета штата Мичиган в Энн-Арборе (США) Чжоу Пэн, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

За последние два десятилетия физики разработали большое число катализаторов или установок по расщеплению воды, способных расщеплять молекулы влаги на кислород и водород при помощи света или электричества. Пока такие системы далеки от практического использования, чему мешает как высокая себестоимость производства водорода и кислорода, так и низкая долговечность их компонентов.

Как отмечают Чжоу Пэн и его коллеги, высокая себестоимость водорода и кислорода связана как с низкой долговечностью катализаторов, так и с низким уровнем их КПД, не превышающим 1%. Это означает, что такие соединения используют лишь 1% от общей энергии солнечного света для расщепления молекул воды. Этот показатель заметно ниже КПД фотосинтеза в листьях растений и в клетках цианобактерий.

Американским физикам удалось решить эту проблему при помощи созданного ими полупроводникового нанокатализатора, способного выдерживать воздействие света, чья яркость примерно в 160 раз превышает нормальное значение для солнечного света. Он представляет собой особо структурированный материал, состоящий из многослойной подложки из кремния, на поверхность которой нанесены микроскопические частицы из соединения азота с индием и галлием.

Эти частицы, в свою очередь, покрыты наносферами из оксидов хрома, родия и кобальта. Как объясняют ученые, размеры и другие физические свойства этих наносфер были подобраны таким образом, что эти структуры одновременно повышали химическую активность частиц из индия, галлия и азота при взаимодействиях с молекулами воды, а также защищали их от разложения при действии "концентрированного" солнечного света.

Последующие опыты показали, что эти структуры производили водород и кислород с рекордно высоким КПД, превышавшим 9,2% в том случае, если вода была нагрета до температуры в 70-75 градусов Цельсия. Как отмечают физики, этого достаточно легко добиться на практике, так как воду можно прогреть при помощи солнечного инфракрасного излучения, попадающего в систему расщепления воды вместе со светом.

По словам Чжоу Пэн и его коллег, им удалось достичь схожего показателя эффективности (6,2%) на прототипе промышленной установки по производству водорода, который был установлен на крыше кампуса университета. При этом использовалась обычная водопроводная вода. Это, как считают исследователи, открывает дорогу для массового производства дешевого водорода уже в ближайшие годы.

Похожие публикации

Добавьте комментарий

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.

ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ

США готовятся к смене власти в европейских странах в пользу Трампа
Трамп заявил, что готовит Путину сюрприз так как стал им недоволен:
В Саратовской области при задержании ликвидирован диверсант
В Подмосковье в ДТП с BMW и микроавтобусом погибли мужчина и 10-летний ребенок
Петр Павел заявил, что с Россией невозможно «воевать бесконечно»
Ночной налёт "Гераней" и ракет по Украине с 8 на 9 июля 2025 года
Вчера вечером укронацисты атаковали в Курске городской пляж
ФСБ получит право создавать свои следственные изоляторы
Кущевский авторитет ушедший из колонии в зону СВО погиб на фронте
В Подмосковье 3-летняя девочка отравилась гелем от муравьев
В СК России прошло совещание по анализу преступлений в сфере миграции
Массовое отравление жителей Магарамкентского района Дагестана
8 июля 1974 года ЦК КПСС утвердил проект строительства БАМа
В Кировской области водитель Audi Q8 намеренно сбил полицейского
Почему конная полиция до сих пор актуальна в Москве и других городах
На Камчатке Ан-2 выкатился за пределы взлетно-посадочной полосы
Трамп объявил о введении 25% пошлин для Японии и Южной Кореи
Экс-начальника ярославского МЧС приговорили к трем годам колонии
Упали инвестиции в коммерческую недвижимость в России
«Повесть о Петре и Февронии Муромских» — памятник русской литературы XVI века
Поджигательницу релейных шкафов задержали в Хабаровском крае
Обзорная сводка с фронтов СВО на утро 08-07-2025 г. от Двух майоров
США ограничат поставки ИИ-чипов в Малайзию и Таиланд из-за страха перед Китем
Фронтовая сводка по состоянию на утро вторника , 8 июля 2025 года:
В Новосибирской области рассматривают громкое дело рабовладельцев
Кровавая семейная драма из-за ревности в Пущино. В итоге два трупа
Севастопольскую жительницу задержали за радость во время обстрелов города
Швейцария выделит 5 млрд франков на восстановление Украины
Неконтролируемые диаспоры — угроза национальной безопасности!
Центробанк России ужесточит правила рассрочки на покупку жилья
Взрыв у ТЦ «Малина» в Рязани: неизвестные принесли гранату и взорвали её
обновлено
Уроженец Казахстана по поручению СБУ шпионил и поджигал вышки связи
В обозримом будущем в России будет трехпартийная политическая система
Экс-замначальника Генштаба ВС РФ Халил Арсланов приговорен к 17 годам колонии
Экс-замглавы Росгвардии Стригунова задержали по делу о злоупотреблении полномочиями
Роман Старовойт застрелился в Одинцово из наградного пистолета
обновлено
США готовятся возобновить действие тарифов после окончания моратория
Сегодня свой юбилей празднует писатель Захар Прилепин. Ему исполнилось 50 лет
Взрыв в пятиэтажном доме в городе Ершове Саратовской области
обновлено
За три года войны Украина потеряла около 40% трудоспособного населения
Все новости
Наверх