Производство водорода: Солнечная энергия работает и в темноте

Ученые из Китая разработали инновационную химическую систему, позволяющую производить водородное топливо по запросу, даже при отсутствии солнечного света. Система использует коммерческие соединения аммоний-метат-вольфрамат (W12) и графитовый нитрид углерода (g-C3N4) в жидкой суспензии. Она улавливает солнечную энергию и трансформирует ее в водородное топливо, что решает две ключевые проблемы водородной энергетики: обеспечение доступности энергии в пасмурную погоду и исключение необходимости транспортировки водорода в опасных баллонах под высоким давлением.

Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, демонстрирует впечатляющие показатели производства водорода: 3 220 мкмоль г⁻¹ ч⁻¹ в темноте и 954 мкмоль г⁻¹ ч⁻¹ под естественным солнечным светом. Эти результаты значительно превосходят показатели аналогичных систем, работающих в темных условиях.

Вдохновленные процессом фотосинтеза в растениях, где световые и темные реакции разделены, исследователи создали искусственную систему, имитирующую этот механизм. Использование полиоксометаллатов (POM), в частности аммоний-метат-вольфрамата, в сочетании с полупроводником графитового нитрида углерода позволило создать суспензию, способную как накапливать энергию от солнечного света, так и использовать ее для химических реакций в темноте.

В процессе работы, графитовый нитрид углерода улавливает солнечный свет, генерируя электроны, которые затем передаются полиоксометаллату. Этот процесс, сопровождающийся изменением цвета раствора с бледно-желтого на синий, сигнализирует о накоплении энергии. Для высвобождения накопленной энергии и производства водорода используется платиновый катализатор, который запускает необходимые химические реакции.

Высокая эффективность системы обусловлена идеальным энергетическим согласованием материалов и образованием внутреннего электрического поля, что обеспечивает сверхбыструю передачу электронов и усиливает выработку водорода в темное время суток. Исследователи полагают, что данная технология обладает большим потенциалом для масштабирования и может обеспечить безопасное производство и доставку водорода, особенно в регионах с высокой солнечной активностью.