Ученые совершили прорыв в искусственном фотосинтезе водорода

Израильские ученые добились рекордного КПД преобразования воды в водородное топливо с помощью солнечной энергии — они сразу удвоили предыдущее достижение. Еще немного и искусственный фотосинтез станет экономически выгодным. Для этого уже достигнутую эффективность нужно увеличить лишь на 20–30 %, пишет Eco Technology.

Группа ученых из Израильского технологического института представила на заседании Американского химического общества фотокатализатор, который может преобразовывать воду в водородное топливо с помощью солнечного света.

Четыре года назад ученые разработали гетероструктуру со сферическими квантовыми точками из кадмия-селенида, заключенную в стержень из сульфида кадмия. Частицы кадмия-селенида привлекали положительные заряды, а отрицательные аккумулировались на конце стержня, где размещались доли платины. КПД реакции восстановления составил 100 %.

Однако для полноценного функционирования фотокаталитическая система должна поддерживать как реакцию восстановления, так и реакцию окисления, которая происходит в несколько этапов и поэтому представляет определенную сложность. К тому же ее побочные продукты ухудшают стабильность полупроводника. Поэтому исследователи обратились к новому соединению — бензиламину. И обнаружили, что могут производить водород из воды, одновременно превращая бензиламин в бензальдегид.

«В этом исследовании мы трансформировали процесс из фотокатализа в фотосинтез, то есть, произошла настоящая конверсия солнечной энергии в топливо. Фотокаталитическая система превратила солнечную энергию в химические связи, способные сохраняться, с коэффициентом конверсии солнечной энергии в химическую 4,2 %», — рассказывает руководитель проекта Лилак Амиран.

Это новый мировой рекорд в области фотокатализа, который в два раза превосходит прошлый результат. Министерство энергетики США установило границу практической возможности реализации технологии выработки водорода в результате фотокатализа на уровне 5–10 %. Так что, по словам ученых, они в одном шаге от экономически выгодного прямого преобразования солнечной энергии в водородное топливо.

Для дальнейшего роста эффективности процесса ученые привлекли искусственный интеллект, который должен помочь им с поиском новых соединений с высокими солнечно-химическими превращениями. Скорее всего, в природе есть что-то более эффективное, чем бензиламин и ученые планируют это найти.