Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Российские ученые повысили эффективность синтеза водородного топлива

Российские ученые повысили эффективность синтеза водородного топлива

Российские ученые повысили эффективность синтеза водородного топлива

Команда исследователей из Красноярского научного центра СО РАН разработала новые фотонно-кристаллические структуры для фотоиндуцированного расщепления воды, позволяющие существенно повысить эффективность производства водорода. Результаты исследования опубликованы в Журнале Сибирского федерального университета. Химия.

Фотоэлектрохимическое разложение воды используется для производства водорода с помощью полупроводниковых фотоэлектродов, поглощающих солнечную энергию и расщепляющих воду на водород и кислород. Расщепление происходит в специальных устройствах — фотоэлектрохимических ячейках. В них находятся полупроводниковые фотоаноды, которые при облучении светом запускают процесс разложения молекул воды на водород и кислород.

Красноярские ученые предложили использовать фотонно-кристаллическую структуру для улучшения поглощения видимого света у фотоанодов на основе диоксида титана. 

Исследователи отмечают, что оксид титана химически стабилен и устойчив к коррозии, а также нетоксичен и сравнительно дешев.

«При работе с фотонными кристаллами проблемой является уже сам по себе процесс их получения. В основном для их получения используются достаточно дорогие и трудоёмкие методы. В нашей же работе мы использовали простой и дешёвый метод двухстадийоного электрохимического анодирования. На первой стадии подготавливалась рельефная подложка, своеобразный трафарет для будущих нанотрубок. На второй стадии выращивались сами нанотрубки при помощи метода переменного импульса высокого и низкого напряжения. Изменяя величину напряжения и длительность импульса, можно трансформировать морфологию фотонного кристалла, что значительно отразится на его оптических свойствах. При таком способе получения, нанотрубки становятся похожи на стебель бамбука, расширяясь при импульсе высокого напряжения и сужаясь при низком напряжении», — объясняет один из авторов работы, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН Николай Зосько.

Читать также:
Глобальная «социальная» деревня: как выглядит будущее социальных сетей

Исследование показало, что использование бамбукоподобных нанотрубок оправдало себя: по сравнению с гладкими нанотрубками, этот метод увеличил эффективность преобразования падающего фотона в электрон от 1,3 раза в видимом свете и до 3 раз при облучении ультрафиолетом. Эти показатели напрямую свидетельствуют о  более высокой эффективности производства: чем больше фотонов будет преобразовано, тем выше будет количество выделяющегося водорода.

Помимо производства водородного топлива, фотоэлектрохимическое разложение воды применяется для очистки сточных вод от органических загрязнителей и получения ценных химических продуктов, таких как метанол и формальдегид, а также в качестве анодов солнечных элементов и сенсоров.

Обложка: Образец фотонных кристаллов, фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН

You May Also Like

Наука и технологии

Исследовательская группа из Университета Кордовы впервые определила состав римских духов, которым более 2 000 лет. Ученые проанализировали остатки ароматизированной мази из небольшого сосуда с мазью в Кармоне,...

Наука и технологии

Исследователи разработали и испытали ударно-волновое устройство, которое может улучшить работу сердца после аортокоронарного шунтирования. Читайте «Хайтек» в Исследователи из Университетской клиники кардиохирургии в Инсбруке...

Наука и технологии

В середине мая 2024 года лаборатория электроники «ФлексЛаб» (совместный проект Северо-Западного наноцентра, Группы «Роснано» и Университета ИТМО) заявила о разработке фотонной интегральной схемы с...

Наука и технологии

Сверхвысокоэнергетическое нейтрино обнаружено глубоководными детекторами и может указывать на крупное космическое событие. Читайте «Хайтек» в Строящаяся обсерватория на дне Средиземного моря обнаружила то, что...