Umělé „listy“ mohou vyrábět čistý vodík z vody po dobu několika týdnů
Výzkum, který provedli vědci z University of Cambridge společně s akademiky z Imperial College London, by mohl pomoci překonat jeden z klíčových problémů při výrobě solárních paliv, kde jsou současné konvenční materiály pohlcující světlo omezeny buď svým výkonem, nebo stabilitou, píše server Eurasia.
Vodíkové palivo bude hrát zásadní roli při přechodu na úplnou dekarbonizaci a při dosahování nulových emisí. Vzhledem k tomu, že většina vodíku v současnosti pochází z fosilních paliv, snaží se vědci najít způsoby, jak vodík vyrábět udržitelnějším způsobem.
Jedním ze způsobů, jak toho dosáhnout, je vyrobit zařízení, které dokáže sbírat sluneční světlo a štěpit vodu a vyrábět tak zelený vodík. Ačkoli bylo testováno mnoho materiálů pro výrobu zeleného vodíku, většina z nich se po ponoření do vody rychle rozkládá. Například perovskity jsou nejslibnějšími materiály z hlediska účinnosti sběru světla, ale jsou nestabilní ve vodě a obsahují olovo, které by mohlo unikat. Výzkumníci proto pracují na vývoji bezolovnatých alternativ. Oxyjodid bizmutu (BiOI) je netoxická polovodičová alternativa, která se dosud příliš neujala kvůli své špatné stabilitě ve vodě.
Na základě předchozích zjištění by však měl být potenciál BiOI přehodnocen. Doktor Robert Hoye z Imperial College London vysvětlil, že před několika lety bylo prokázáno, že solární články na bázi BiOI jsou stabilnější než články využívající nejmodernější perovskitové absorbéry světla. Nyní chtěli zjistit, zda by se tato stabilita dala použít při výrobě zeleného vodíku. Tým vědců vytvořil zařízení, které napodobuje přirozený proces fotosyntézy v listech rostlin, ale místo cukrů produkuje vodík.
Tyto umělé listy byly vyrobeny z BiOI a dalších udržitelných materiálů, které využívají sluneční světlo k produkci O2, H2 a CO. Stabilitu těchto zařízení zvýšili vložením BiOI mezi dvě vrstvy oxidu. Robustní struktura zařízení na bázi oxidu byla potažena vodoodpudivou grafitovou pastou, aby se zabránilo pronikání vlhkosti. Tím se prodloužila stabilita světlo pohlcujících pixelů s oxijodidem vizmutu z několika minut na několik měsíců, včetně doby skladování zařízení. To dokazuje, že BiOI je životaschopný lehký kolektor pro stabilní výrobu zeleného vodíku.
Výzkumníci dále zjistili, že zařízení s umělými listy, která se skládají z více oblastí sběru světla (pixelů), vykazují lepší výkonnost než běžná zařízení s jedním větším pixelem o stejné celkové velikosti. Mohlo by tedy dojít k odpojení některých vadných pixelů, což by nemělo vliv na ostatní. Zařízení by mohlo nejen vyrábět vodík, ale také redukovat CO2 na syntézní plyn, který je důležitým meziproduktem při průmyslové syntéze chemických látek a léčiv.
Nové způsoby výroby umělých listů BiOI, které jsou stabilnější, lze nyní přenést na další nové systémy, což pomůže při jejich komercializaci. Výzkum byl publikován v časopise Nature Materials.
Zdroj: eurasiareview.com, nature.com