Новая система искусственного фотосинтеза становится стабильнее со временем

В процессе работы все предыдущие устройства искусственного фотосинтеза теряли в эффективности. Но новая разработка, наоборот, расщепляет воду со временем всё лучше.

Системы искусственного фотосинтеза способны расщеплять воду на водород и кислород, используя для этого энергию солнечного света. На сегодня исследователи создали множество различных типов таких систем. Несмотря на это, большая их часть непригодна для коммерческого использования из-за проблем, связанных со стабильностью и низкой эффективностью.

Ранее учёные создали такую фотокаталитическую систему из кремния и нитрида галлия. Теперь исследователи обнаружили у неё удивительное свойство: со временем эффективность установки на основе этих материалов не падает, а наоборот — увеличивается. Кремний и нитрид галлия сегодня довольно доступны из-за того, что используются для изготовления светодиодов и солнечных элементов, поэтому установки искусственного фотосинтеза на их основе были бы достаточно дёшевы и коммерчески доступны.

Исследователи снимали материал при помощи атомно-силовой микроскопии, чтобы посмотреть, как фотокатоды GaN преобразуют поглощённые фотоны в электроны, а затем используют эти свободные электроны для расщепления воды на водород и кислород. Учёные ожидали увидеть резкое снижение эффективности поглощения фотонов и стабильности материала через несколько часов. Но к своему удивлению, они наблюдали улучшение фототока на 2-3 порядка. Самый весомый вклад в этот процесс, как оказалось, вносят грани зёрен внутри структуры материала.

Используя просвечивающую электронную микроскопию, учёные установили, что на поверхности зёрен в процессе работы системы образуются дополнительные каталитические центры, которые и ускоряют реакцию расщепления воды. Теперь авторы разработки планируют провести опыты с другими материалами, чтобы увеличить эффективность устройства.

Компании, производства — последние новости

Последние международные эко-новости