Oamenii de știință de la Universitatea Politehnică Tomsk împreună cu echipe de la Universitatea de Chimie și Tehnologie din Praga și Universitatea Jan Evangelista Purkyne din Ústí nad Labem au dezvoltat un nou material 2-D pentru a produce hidrogen, care este baza pentru energiile alternative.

de Universitatea Politehnică Tomsk

material

Materialul generează în mod eficient molecule de hidrogen din apa proaspătă, sărată și poluată prin expunerea la lumina soarelui. Rezultatele sunt publicate în ACS Applied Materials & Interfaces .

„Hidrogenul este o sursă alternativă de energie. Prin urmare, dezvoltarea tehnologiilor de hidrogen poate deveni o soluție la provocarea energetică globală. Cu toate acestea, există o serie de probleme de rezolvat. În special, oamenii de știință încă caută metode eficiente și ecologice pentru a produce hidrogen. Una dintre principalele metode este de a descompune apa prin expunerea la lumina soarelui. Există o mulțime de apă pe planeta noastră, dar doar câteva metode potrivite pentru apa sărată sau poluată. Mai mult, puțini folosesc spectrul infraroșu, care reprezintă 43% din toată lumina soarelui ", spune Olga Guselnikova, unul dintre autori și cercetător la Școala de Cercetare a Chimiei și Științelor Biomedicale Aplicate a TPU.

Materialul dezvoltat este o structură cu trei straturi, cu grosimea de 1 micrometru. Stratul inferior este o peliculă subțire de aur, al doilea este realizat din platină de 10 nanometri, iar al treilea este un film de structuri organometalice de compuși de crom și molecule organice. .

„În timpul experimentelor, am udat materialul și am sigilat recipientul pentru a preleva probe periodice de gaze și a determina cantitatea de hidrogen. Lumina în infraroșu a provocat excitația rezonanței plasmonice pe suprafața probei. Electronii fierbinți generați în pelicula de aur au fost transferați pe stratul de platină. Acești electroni au inițiat reducerea protonilor la interfața cu învelișul organic. Dacă electronii ajung în centrele catalitice ale cadrelor metal-organice, aceștia din urmă au fost folosiți și pentru reducerea protonilor și obținerea hidrogenului ", explică Guselnikova.

Experimentele au arătat că 100 de centimetri pătrați din material pot genera 0,5 litri de hidrogen într-o oră. Este una dintre cele mai mari rate înregistrate pentru materialele 2-D.

„În acest caz, cadrul metal-organic a acționat și ca un filtru. A filtrat impuritățile și a trecut apa deja purificată fără impurități în stratul de metal. Este foarte important, deoarece, deși pe Pământ există multă apă, volumul său principal este sare sau apă contaminată. Prin urmare, ar trebui să fim pregătiți să lucrăm cu acest tip de apă ”, subliniază el.

În viitor, oamenii de știință speră să îmbunătățească materialul pentru a-l face eficient atât pentru spectrele infrarosu, cât și pentru cele vizibile.

„Materialul prezintă deja o oarecare absorbție în spectrul luminii vizibile, dar eficiența sa este puțin mai mică decât în ​​spectrul infraroșu. După îmbunătățire, se poate spune că materialul funcționează cu 93% din volumul spectral de lumină solară ", a adăugat el. Adăugați Guselnikova.