Получение водородного топлива удалось удешевить

Новое открытие ученых повысит эффективность фотоэлектрохимических ячеек и, возможно, даст дорогу дешевому производству водородного топлива.

Таким же образом как растения используют фотосинтез для преобразования солнечного света в энергию, фотоэлектрохимические ячейки используют солнечный свет для активации химических реакций, производящих водород из воды. Это перспективная технология получения дешевого и экологически чистого водородного топлива, которое можно использовать для производства электричества или непосредственно в двигателях транспортных средств.

Обычно процесс включает в себя использование светочувствительных полупроводниковых материалов, таких как оксид меди, для обеспечения реакций, необходимых для выработки топлива. Хотя это очень дешевая технология, она сталкивается с серьезным препятствием - оксид меди, помещенный в воду, очень неустойчив к воздействию света. Исследование, проведенное Адрианой Парамчино (Adriana Paracchino) и Елияхом Тимсеном (Elijah Thimsen), решает эту проблему, с помощью покрытия полупроводника тонким слоем атомов. Новая технология, созданная с использованием техники молекулярного наслаивания (ALD), описана в издании Nature Materials.

Принцип работы фотоэлектрохимической ячейки

Под руководством профессора Майкла Гратзела (Michael Gratzel) из Швейцарского федерального института технологий Лозанны, ученым удалось объединить две технологии, используемые современной промышленностью и применить их для производства дешевого водорода. Новая технология позволяет надежно защитить оксид меди от контакта с водой. Преимуществ множество: оксида меди много и он недорог, защитный слой полностью непроницаемым вне зависимости от формы поверхности (она может быть шероховатой для максимальной эффективности), но главное - процесс может быть легко расширен до промышленного масштаба.

Суть ноу-хау заключается в наращивании на поверхности оксида меди слоев оксида цинка и оксида титана в один атом толщиной. Используя технику ALD, ученые смогли выдерживать толщину защитного слоя с точностью до одного атома по всей поверхности полупроводника. Это гарантирует стабильную эффективность производства водорода. Следующим шагом в исследованиях будет улучшение электрических свойств защитного слоя.

Использование широкого распространенных материалов и методов позволит повысить интерес промышленности к экологически чистой технологии фотоэлектрохимических ячеек, которые могут стать недорогим и надежным источником водорода.