Одним із найкращих джерел екологічної енергії є газоподібний водень. Він утворюється з води завдяки сонячному світлу. Дослідники з LiU розробили матеріал – нанопористий кубічний карбід кремнію – який має властивості захоплювати сонячну енергію та розподіляти воду для виробництва газоподібного водню.
“Нові стійкі енергетичні системи необхідні для вирішення глобальних енергетичних та екологічних проблем, таких як збільшення викидів вуглекислого газу та зміна клімату”, – говорить Джанву Сун, вчитель хімії Університету Лінчепінг. Саме він став ініціатором нового дослідження.
Водень має щільність енергії втричі більшу, ніж бензин. Його можна використовувати для виробництва електроенергії за допомогою паливного елемента. Коли газоподібний водень використовується для отримання енергії, єдиним продуктом, що утворюється, є чиста вода. Головною перевагою цього методу є можливість перетворення сонячної енергії на паливо, яке можна зберігати.
«Традиційні сонячні елементи генерують енергію лише вдень. Її потрібно застосовувати одразу ж, або зберігати, наприклад, у батареях. Водень – найкраще джерело відновлювальної енергії, яке можна зберігати та переміщати, так само як і звичайні типи палива, такі як бензин та дизельне паливо », – говорить Цзяньву Сун.
Однак розділити воду, використовуючи енергію сонячного світла для отримання газоподібного водню, непросто. Щоб це вдалося, необхідно знайти економічно ефективні матеріали, які мають відповідні властивості для реакції, в якій вода розщеплюється на водень та кисень. Реакція називається фотоелектроліз.
Енергія сонця, яку можна використати для розколювання води, знаходиться переважно у формі ультрафіолетового випромінювання та видимого світла. Отже, потрібен матеріал, який може ефективно поглинати дане випромінювання, щоб створити заряди, які можна розділити і отримати достатньо енергії. Її повинно вистачити, щоб розділити молекули води на гази водню та кисню. Більшість досліджених до цього часу матеріалів є або неефективними, або не мають властивостей, що потрібні для розділення води на газоподібний водень.
Дослідницька група Jianwu Sun досліджувала кубічний карбід кремнію, 3C-SiC. Вчені створили форму кубічного карбіду кремнію, що має безліч надзвичайно малих пор. Матеріал, який вони називають нанопористим 3C-SiC, має багатонадійні властивості. Вони свідчать те, що матеріал можна використовувати для отримання газоподібного водню з води завдяки сонячному світлу. Це дослідження було опубліковане в журналі ACS Nano. В ньому дослідники показують, що цей новий пористий матеріал може уловлювати та збирати ультрафіолет та більшу частину видимого сонячного світла. Крім того, нерівна структура сприяє розділенню зарядів, що мають необхідну енергію, тоді як малі пори дають більш активну поверхню. Це покращує передачу заряду і збільшує кількість реакційних місць, тим самим ще більше підвищуючи ефективність розщеплення води.
“Основним результатом, який ми показали, є те, що нанопористий кубічний карбід кремнію має більш високу ефективність розділення заряду. Він робить розщеплення води до водню набагато кращим та швидшим, чим при застосуванні гладкого карбіду кремнію”, – говорить Цзяньву Сун.
Читайте найцікавіші еконовини АРТ-ЕНЕРГО в Telegram та Фейсбуці