Согласно статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry, группа исследователей-химиков из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл разработала уникальный подход к использованию солнечной энергии для производства газообразного водорода, потенциального чистого источника энергии, из воды.
Исследование, проведенное химиком Университета Северной Каролины (Чапел-Хилл) Александром Миллером, «Самосборка катализатора ускоряет биметаллическую, управляемую светом электрокаталитическое развитие H 2 в воде», исследует систему, которая использует свет и электричество для разделения воды на ее составные элементы — водород и кислород.
«Мы обнаружили, что можно заставить эти катализаторы самособираться в глобулы, которые лучше поглощают свет и создают химические связи для производства водорода», — сказал Миллер. «Это исследование представляет собой значительный вклад в область катализа и прокладывает путь к развитию эффективных и устойчивых энергетических технологий».
К Миллеру, профессору химии Колледжа искусств и наук, присоединился Марк тер Хорст, профессор-исследователь лаборатории ядерного магнитного резонанса; Исаак Кловард, аспирант-исследователь; Тамара Хурадо, научный сотрудник; Тяньфэй Лю, научный сотрудник с докторской степенью; и бывшие сотрудники его лаборатории: Аннабель Бонн, Мэтью Чемберс и Кэтрин Питман.
Исследователи обнаружили, что молекулярные структуры заставляют катализаторы — молекулы, которые ускоряют химическую реакцию, не расходуясь в процессе, — слипаться вместе, образуя мицеллы, которые представляют собой шарики, похожие на маслянистые отложения на поверхности воды, когда к ней добавляется оливковое масло.
Расщепление воды является ключевым процессом в технологиях возобновляемой энергетики , особенно в производстве водорода как чистого и устойчивого топлива. Водород, полученный из воды, можно использовать в топливных элементах, двигателях внутреннего сгорания и других устройствах, причем единственным побочным продуктом является водяной пар.
«Расщепление воды потенциально может хранить солнечную энергию в форме химических связей, что позволит решить проблему прерывистого характера выработки солнечной энергии», — сказал Миллер. «Исследование эффективных и экономичных методов разделения воды является важной областью интересов в области возобновляемых источников энергии и устойчивого развития».
Исследователи также использовали специальную технику, называемую динамическим рассеянием света, также известную как фотонная корреляционная спектроскопия, для измерения размера катализаторов путем анализа колебаний интенсивности рассеянного света. Этот неинвазивный метод предоставил ценную информацию о размере, форме и распределении катализаторов.
Мицеллы большего размера производят водород быстрее. Они также использовали аналитический инструмент, называемый спектроскопией ядерного магнитного резонанса , который подтвердил, что внутри этих частиц катализаторы находились близко друг к другу.
«Мы хотим улавливать энергию солнечного света и вместо того, чтобы превращать ее в электричество, как солнечная панель на вашей крыше, мы хотим генерировать топливо, которое мы можем хранить и использовать по мере необходимости для вождения автомобиля, зарядки аккумулятора, работы ходовых огней. «, — сказал Миллер. «Это общая картина».
