Ученые достигли важной вехи в производстве чистой энергии, изобретя новый наноматериал, который может извлекать водород из пресной или соленой воды с использованием солнечной энергии.
Эта инновационная методология, вдохновленная фотосинтезирующими бактериями, обладает огромным потенциалом для производства водорода, как экологически чистого топлива, так и перспективного способа для хранения энергии.
Работа ученых, опубликованная в журнале Nature Catalysis, объясняет, как исследователи воспроизвели структуру бактерий, которая функционирует как датчик света, которая послужила основой для разработки нового наноматериала. Этот наноматериал образует основу искусственной системы, которая может использовать световую энергию для фотокатализа, химической реакции, которая приводит к созданию водорода и других материалов. Используя свет, исследователи смогли преобразовать воду в водород для дальнейшего его использования в топливных элементах и других промышленных целях.
Новый наноматериал стабилен в воде
Дэвид Ли Филлипс, ведущий ученый в области физической химии в Университете Гонконга, сказал: «Наноматериал достаточно стабилен в окружающей воде. Это большой прорыв, потому что многие вещества при реакции фотокатализа не обязательно стабильны в воде. Здесь мы используем воду в качестве реагента, как это делает природа».
Команда Филлипса успешно провела катализ в условиях окружающей среды с использованием стабильного наноматериала, способного долго находиться в воде. Это серьезное достижение, так как многие реакции фотокатализа сталкиваются с проблемой стабильности в воде. Он и его команда разрабатывают наборы инструментов для фотокатализа, которые превращают углекислый газ в полезные вещества. Этот инновационный подход к катализу при температуре окружающей среды может повысить эффективность и экономичность различных процессов, поскольку устраняет необходимость в сложном контроле температуры и давления.
Система наноматериалов предлагает значительное преимущество в производстве высококачественных продуктов, что имеет решающее значение для достижения оптимальной производительности в промышленных приложениях, таких как топливные элементы.
Кроме того, исследователи подчеркивают потенциал использования мембран для фильтрации нежелательных молекул и обеспечения производства специфических и чистых продуктов.
«Для промышленности мы хотим чистых веществ. Нам нужен чистый водород, но не другие вещества, такие как аммиак или углеводороды, потому что примеси разрушают такие устройства, как топливные элементы», — сказал Го Чжэнсяо, профессор химии и машиностроения в HKU, который работает с Филлипсом над исследованиям «зеленого» водорода.
Он также объяснил, что добавление мембраны может дополнительно отфильтровать нежелательные молекулы. Он также может работать без электричества. «Вместе эта технология может создать настоящий экологичный и экономически эффективный селективный процесс для производства определенных продуктов», — добавил он.
Эффективные и устойчивые энергетические решения пользуются большим спросом во всем мире. Развитие технологий экстракции водорода на солнечных батареях показывает большой потенциал в этом отношении. Эти технологии могут извлекать водород из воды без электричества, предлагая более чистый и эффективный источник энергии в будущем. Благодаря дальнейшим исследованиям и практическому применению эти достижения могут значительно изменить глобальный энергетический ландшафт.
«То, что мы пытаемся сделать, — это предложить способы сделать это очень эффективно с помощью новой системы, и, надеюсь, она вскоре может быть протестирована и интегрирована в практические приложения», — сказал он. По словам Филлипса, новейший материал может повысить эффективность производства водорода и увеличить его долговечность, тем самым продлевая срок службы солнечных панелей и других связанных с ними устройств.
