Исследователи из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) и Университета Кукмин разработали фотокатализатор для получения водорода из воды с помощью солнечного света. Работа опубликована в журнале Small. Руководили проектом профессор Джонмин Чхве и профессор Ёнхун Ким, а первыми авторами статьи стали доктор Джин Ён Пак и аспирантка Хэджон Ким.

Обычно для таких устройств используют диоксид титана (TiO2) - он стабилен, но поглощает только ультрафиолет, что ограничивает эффективность. Чтобы расширить спектр поглощения, учёные добавляют наноматериалы на основе серебра и висмута. Однако традиционный метод нанесения требует напряжения выше 200 вольт и токсичных органических растворителей, что противоречит идее экологически чистого производства водорода.

Корейские исследователи заменили молекулы на поверхности нанокристаллов на гидрофильные - те, что хорошо взаимодействуют с водой, - и применили метод "водного электрофоретического осаждения". В нём частицы осаждаются на электрод под действием низкого напряжения в водном растворе. В результате напряжение удалось снизить с 200 до 4 вольт - примерно как у обычной батарейки. Покрытие наносится за три минуты в безопасном водном растворе без токсичных растворителей, что устраняет повреждение поверхности и образование примесей, возникавших при высоком напряжении.

Новый фотокатализатор под освещением показал фототок (ток, возникающий под действием света) примерно в десять раз выше, чем у обычных электродов из одного материала. В условиях, близких к естественному солнечному свету, плотность фототока достигла 3,0 мА/см2. После двух часов непрерывного освещения электрод сохранил 65,1% начальной производительности, а газовый анализ подтвердил выделение водорода.

Авторы отмечают, что разработка не содержит свинца и кадмия и требует значительно меньше органических растворителей и высокого напряжения, что может ускорить коммерциализацию экологически чистого "зелёного" водорода. "Значение работы в том, что мы достигли высокой эффективности получения водорода с помощью безопасного и чистого водного низковольтного процесса, преодолев ограничения традиционных методов", - приводит слова Чхве пресс-служба DGIST. По его мнению, это станет важной основой для ускорения практического применения экологичных технологий производства водорода.

Источник: Tech Xplore