Дослідники з Томського політехнічного університету (ТПУ) спільно з їх колегами з двох чеських університетів розробили новий двовимірний матеріал, який дозволяє отримувати водень з прісною, солоною і забрудненої води. Можливість використання неочищеної і солоної води дуже важлива, оскільки основою обсяг води на Землі припадає саме на солону воду.
Водень вважається одним з перспективних альтернативних джерел енергії. Однак поки його широкому використанню перешкоджає ряд невирішених питань. Зокрема, не знайдені способи швидкого отримання водню в великих кількостях з мінімальним навантаженням на навколишнє середовище. Один з основних варіантів, що розглядаються вченими, це розкладання води під дією світла.
Розроблений в ТПУ матеріал має тришарову конструкцію сумарною товщиною близько 1 мкм. Нижній шар – тонка плівка золота, середній шар – плівка платини товщиною менше 10 нм, в третій – плівка металлорганических каркасів із з’єднань хрому і органічних молекул.
Коли плівка покрита водою і піддається дії інфрачервоного світла, на її поверхні спостерігається збудження плазмонного резонансу. При цьому «гарячі» електрони, що генеруються на золотий плівці, переносяться в шар платини і ініціюють відновлення протонів на кордоні з органічним шаром. У разі досягнення електронами каталітичних центрів металлорганических каркасів останні призводять до відновлення протонів і генерації водню. При цьому металоорганічного каркас одночасно грає роль фільтра, що відсіває забруднення і пропускає до шару металів очищену воду. В ході експериментів з’ясувалося, що ділянка матеріалу площею 100 см2 здатний виробляти водень із швидкістю 0,5 л / год. За словами учасників проекту, це один з найвищих показників, зафіксованих для двовимірних матеріалів.
У видимому діапазоні ефективність роботи матеріалу поки нижче, ніж в інфрачервоній зоні. Уточнимо, що на інфрачервоний спектр припадає 43% сонячного світла. Вчені планують доопрацювати матеріал, щоб він однаково ефективно працював як в інфрачервоному діапазоні, так і у видимому. В результаті вони розраховують задіяти 93% спектра сонячного світла.