В ТПУ создали новые вещества, которые помогают получать водород с помощью света

Новый материал, который может помочь получать водород из воды, создали ученые Томского политехнического университета. Этот материал представляет интерес для «зеленой» энергетики. Исследование проводилось в рамках программы Минобрнауки России.

Ученые считают, что водород может заменить обычное топливо, которое заканчивается и загрязняет природу. Чтобы получить такой водород, нужно разделить воду на части. Это называется «зеленым» водородом.

Обычно для этого используют специальные устройства, которые работают от солнечного света. Они разделяют воду с помощью электричества. Но для таких устройств нужны дорогие и редкие металлы. Поэтому ученые из Томского политеха искали другие материалы, чтобы сделать процесс дешевле.

Оксид цинка — это вещество, которое часто используют в устройствах для создания света с помощью реакций на свет. Но частицы оксида цинка не могут хорошо передавать электроны, которые нужны для реакции расщепления воды.

Руководитель проекта Дамир Валиев объясняет, что оксид цинка можно изменить и превратить в наноструктуры. Эти структуры будут лучше проводить электроны и иметь хорошие свойства для использования в создании света и электроники.

В ходе эксперимента они создали новый материал, соединив две наноструктуры: WS₂ и ZnO, дисульфид вольфрама и оксид цинка. Для этого они использовали метод электроискровой эрозии.

Этот метод заключается в том, что гранулы цинка помещают в водный раствор перекиси водорода и подвергают воздействию электрического разряда. В результате гранулы цинка разрушаются, а на их месте образуются новые вещества. Одновременно с этим в зону реакции добавляют порошок WS₂. Этот метод раньше не использовался для создания подобных материалов.

Полученный материал ученые нанесли на электрод (фотоанод) специальной ячейки. Затем они облучили его светом от ксеноновой лампы, которая имитирует солнечный свет. Это позволило оценить вклад нового материала в производство электричества при помощи света.

В результате химической реакции, вызванной светом, на электродах выделились газообразные водород и кислород.

Ученые провели исследование и выяснили, что наноструктуры WS₂–ZnO могут быть полезны для получения водорода из воды. Этот водород можно использовать в «зеленой» энергетике.

В исследовании участвовали ученые из двух инженерных школ Томского политехнического университета и их коллеги из Африканского Университета Витватерсранда в Йоханнесбурге.

Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Energy Materials.

14.11.2024