Коммерческое извлечение водорода из воды для нужд энергетики стало на шаг ближе

Американские учёные разработали сразу два способа увязки в единую систему солнечных батарей, дающих энергию для реакции разделения воды на водород и кислород, и катализатора такой реакции.

Электролиз воды можно провести с энергетической пользой. (Фото Lester V. Bergman / Corbis.)

Идея получения дешёвого устройства для электролиза воды с последующим использованием водорода как источника энергии посетила профессора Массачусетского технологического института (MIT) Даниэля Носеру три года назад. С тех пор он и его коллеги плотно работали над технологией, добиваясь возможности её практического применения.

Последней на сегодня вехой стало создание устройства, объединившего стандартные кремниевые фотоэлементы и катализатор на основе фосфата кобальта. Будучи погружённым в воду, оно под действием солнечного света заставляет выходить на поверхность пузырьки кислорода. Основная трудность этого этапа заключалась в защите поверхности солнечной батареи от агрессивной химической среды — воды с катализатором.

Один из подходов предполагает напыление слоя кобальта на фотоэлемент, после чего его погружают в фосфатный раствор. При посредничестве электрического тока на батарее образуется слой, который защищает кремний от разрушения и одновременно предотвращает образование диоксида кремния (этот диэлектрик может блокировать работу прибора).

Другой вариант также предусматривает получение защитного покрытия, но из раствора оксидов индия и олова (ITO).

В обоих случаях, правда, пришлось использовать дополнительные источники энергии: единичной фотоэлектрической батареи не хватило для поддержки реакции. Ещё одной трудностью является разработка дополнительного катализатора, с помощью которого из воды будет выделяться водород, причём в виде молекул, а не атомов.

Г-н Носера, сотрудничавший с обеими группами специалистов (их работы опубликованы в журналах Energy & Environmental Science и Proceedings of the National Academy of Sciences), говорит, что в перспективе должна получиться простая установка в виде контейнера с двумя отдельными ёмкостями для воды. К разделительной перегородке прикрепят солнечную батарею с катализаторами по обеим её сторонам, которые в присутствии электричества будут способствовать выходу пузырьков кислорода из одной ёмкости и водорода — из другой.

Хотя до полноценного работающего прибора ещё далеко, профессор Носера и основанная им компания SunCatalytix уже заручились финансовой поддержкой индийского промышленного монстра Tata Group и агентства по инновациям американского Минэнерго APRA-E.

Подготовлено по материалам MIT News.