Ученые создали квантовый материал, который "извлекает" водород из солнца и воды

Исследователи из Мичиганского университета разработали квантовый материал для производства водорода только с использованием солнечного света и воды.

В собственном исследовании ученые решили проблемы фотокаталитического расщепления воды для получения экологически чистого водорода. В рамках испытаний их экситонные квантовые сверхрешетки продемонстрировали эффективность в производстве водорода.

Водородное топливо имеет огромный потенциал, связанный с сокращением вредных выбросов, поскольку при сжигании выделяет только водяной пар. В будущем оно будет поддерживать работу тяжелой техники, в частности, грузовиков, поездов и кораблей, а также системы промышленного отопления и децентрализованные системы электроснабжения. В то же время традиционные методы производства водорода базируются на сжигании ископаемого топлива, что снижает экологические преимущества.

Фотокаталитическое расщепление воды использует солнечный свет для проведения химической реакции. Исследователи из Мичиганского университета решили давнюю проблему низкой эффективности фотокатализаторов при расщеплении молекул воды на водород и кислород. Ученые разработали экситонные квантовые сверхрешетки, состоящие из ультратонких слоев нитрида галлия и нитрида индия-галлия. Эти слои образуют периодическую структуру, которая улучшает оптоэлектронные свойства. В итоге исследователи убедились, что эти материалы могут расщеплять воду и производить чистый водород с высокой эффективностью.

Проведенные исследования продемонстрировали эффективность преобразования солнечной энергии в водород на уровне 3,16% в условиях окружающей среды при концентрированном солнечном свете, а также в среднем на 1,64% при демонстрационных испытаниях на открытом воздухе при интенсивности солнечного