«Солнечный водород» научились получать с рекордной эффективностью

Схема устройства «искусственного листа»: вода, анод, стекло, фотоэлемент.
Изображение: TU Delft

Ученые из голландского Университета Дельфта разработали рекордно эффективный в своем классе «искусственный лист» — устройство для получения водорода с помощью энергии солнечного света. Работа опубликована в журнале Nature Communications, а ее краткое содержание приводит пресс-служба университета.

Рекордной эффективности «искусственного листа» удалось добиться посредством введения в анод небольшого количества вольфрама. По словам ученых, именно его градиентно распределенные атомы не позволяют исчезать тем зарядам, которые возникают под действием света.

В качестве фотоэлемента в устройстве используется обычный аморфный кремний. Вырабатывающиеся в нем заряды переносятся на два электрода: на платиновом катоде в процессе гидролиза воды образуется водород, на аноде из оксида висмута (BiVO4) генерируется кислород. При этом кремний фотоэлемента отделен от места гидролиза и защищен от действия активных форм кислорода. Кроме того, оксидный анод в устройстве покрыт тонким защитным слоем.

По расчетам авторов, 100 квадратных метров их «искусственного листа» на широтах Германии за час запасают такое количество водорода, которое эквивалентно трем киловатт-часам электроэнергии.

Устройства, которые напрямую переводят солнечную энергию в химическую, позволяют запасать электричество без необходимости в дорогих и громоздких батареях. Недавно физики предложили использовать для фотоэлектрического синтеза водорода наночастицы селенида кадмия (CdSe), которые самостоятельно поглощают солнечный свет.