Водород, используемый в качестве топлива для водородных топливных элементов, может быть получен методом электролиза морской воды. Однако, такой способ получения водорода был до последнего времени экономически невыгодным из-за большого количества требующейся электроэнергии и необходимости тщательной предварительной очистки морской воды. Однако, исследователи из университета Центральной Флориды (University of Central Florida, UCF) разработали новый материал, который делает процесс расщепления морской воды более эффективным. И данное достижение в будущем может стать основой нового источника экологически чистого водородного топлива.
Янг Янг (Yang Yang), исследователь из университета Центральной Флориды, работает над технологиями получения водорода в течении уже почти десяти лет. Основным направлением его работы были поиски катализаторов для реакции расщепления воды под воздействием энергии света. Но, к сожалению, практически все фотокатализаторы не могут работать в неочищенной морской воде, они быстро приходят в негодность из-за высокой концентрации солей и наличия в воде материалов биологического происхождения. Тем не менее, группе Янга все же удалось разработать новый вид фотокатализатора на основе наноструктурированного материала.
Основой наноматериала фотокатализатора является тонкая пленка из диоксида титана, материала, широко используемого в других видах фотокатализаторов. В этой пленке химическим путем сделано множество крошечных отверстий с характерными внутренними выступами. А поверхность этих выступов покрыта слоем дисульфида молибдена, “условно двухмерного” полупроводникового материала.
Кроме того, что этот катализатор эффективно работает в морской воде, он поглощает и использует энергию света более широкого спектра, нежели другие катализаторы, захватывая часть ультрафиолетового диапазона, весь диапазон видимого света и часть близкого инфракрасного диапазона спектра, что дает ему эффективность, в два раза превышающую эффективность работы других фотокатализаторов.
Эффективность работы нового нанокатализатора делает процесс получения водородного топлива более выгодным, нежели прямое получение электрической энергии при помощи традиционных солнечных батарей. Более того, водород, при наличии соответствующих технологий, более легко накапливать про запас и транспортировать в места, где возникает необходимость в дополнительной энергии. А сам гибридный наноматериал, из которого состоит фотокатализатор, производится достаточно просто из распространенных материалов, что определяет его дешевизну.
Следует отметить, что к разработке наноматериала нового фотокатализатора приложили руки и ученые из Тихоокеанской Северо-западной Национальной Лаборатории, Вашингтон, и университета Цинхуа, Китай. А в своих дальнейших исследованиях ученые будут работать над увеличением эффективности катализатора, над разработкой технологий его массового производства и над технологиями получения водорода и одновременной очистки сточных вод.