Шведские ученые из Университета Линчёпинга нашли способ получать водород из воды в несколько раз эффективнее. Они создали трехслойный материал, который ускоряет эту реакцию. Водород, добытый из воды с помощью солнечного света, — один из самых перспективных источников чистой энергии.

Результаты опубликованы в издании Journal of the American Chemical Society.

С 2035 года в ЕС запретят продажу новых бензиновых и дизельных автомобилей. Электромобили постепенно вытеснят их, но для грузовиков, кораблей и самолетов батареи не подходят — слишком тяжелые и маломощные.

Легковушке хватит аккумулятора, а вот фуре или авиалайнеру — нет. Им нужен другой источник энергии, и водород здесь идеальный вариант, — объясняет Цзяньу Сунь, руководитель исследования.

Ранее команда обнаружила, что кубический карбид кремния (3C-SiC) отлично поглощает солнечный свет и помогает расщеплять воду на водород и кислород. Теперь они усовершенствовали материал, добавив еще два слоя: оксид кобальта и катализатор. Получилась сложная структура, где каждый слой усиливает свойства друг друга.

Фотохимическое расщепление воды — процесс, при котором вода разлагается на водород и кислород под действием солнечного света. Для этого нужен материал-катализатор, поглощающий свет и создающий электрические заряды, которые «разрывают» молекулы воды.

Главная задача — понять, как именно они работают вместе. Новый материал в восемь раз эффективнее чистого карбида кремния, — говорит Сунь.

Солнечный свет создает в материале электрические заряды, которые расщепляют воду. Проблема в том, что эти заряды быстро «гасят» друг друга, но трехслойная конструкция мешает этому, повышая КПД.

Сейчас водород бывает «серым» (из ископаемого топлива, с выбросами CO₂) и „зеленым“ (из возобновляемых источников). Технология шведов позволит производить „зеленый“ водород напрямую от солнца, без лишних затрат. Пока КПД таких материалов — 1–3%, но для коммерческого использования нужно 10%. Ученые надеются достичь этого за 5–10 лет.

Если технологию доведут до промышленного масштаба, она может:

• Снизить стоимость «зеленого» водорода — не нужно тратить энергию на электролиз, солнца хватит.
• Упростить логистику — водород можно производить прямо в солнечных регионах, сократив транспортные расходы.
• Дать альтернативу батареям в тяжелом транспорте, где электричество пока не конкурент.

Главный вопрос — масштабируемость. Лабораторные условия идеальны, но как поведет себя материал в реальной среде? Например:

• Деградирует ли он под долгим воздействием ультрафиолета?
• Выдержит ли перепады температур в пустыне или на море?

Без ответов на эти вопросы рано говорить о коммерческом успехе.

Ранее российские ученые разработали датчик для экстремальных условий.