Японские ученые разработали новый способ превращения воды в водородное топливо с помощью солнечного света. Используя специальный фотокатализатор, эта новая технология может помочь создать более дешевое, обильное и устойчивое водородное топливо для применения в различных сферах.

В настоящее время водород в большинстве случаев получают из природного газа, а это значит, что отказ от ископаемого топлива в пользу экологически чистого не представляется возможным. Однако этот простой метод, основанный на использовании солнечного света, может оказаться решающим, если водород станет альтернативой в будущем.

«Расщепление воды под действием солнечного света с использованием фотокатализаторов - идеальная технология преобразования и хранения солнечной энергии в химическую, и последние разработки в области фотокаталитических материалов и систем позволяют надеяться на ее реализацию», - пояснил профессор Казунари Домен из Университета Синсю, старший автор статьи, в журнале Frontiers in Science.

Под воздействием света эти катализаторы способствуют химическим реакциям, расщепляющим воду на составные части. Концепция не нова, но большинство существующих, так называемых «одноступенчатых», катализаторов неэффективны и имеют мизерный коэффициент преобразования солнечной энергии в водородную.

Существует и другая, более сложная двухступенчатая система, и она более эффективна. В этих системах один фотокатализатор генерирует водород из воды, а другой - кислород.

Японская команда выбрала именно этот второй «двухступенчатый» процесс расщепления воды.

«Технология преобразования солнечной энергии не может работать ночью или в плохую погоду, - говорит доктор Такаши Хисатоми из Университета Синсю, другой автор исследования. - Но, сохраняя энергию солнечного света в виде химической энергии топливных материалов, можно использовать ее в любое время и в любом месте».

«В нашей системе с использованием фотокатализатора, реагирующего на ультрафиолетовое излучение, эффективность преобразования солнечной энергии была в полтора раза выше при естественном солнечном свете», - отметил Хисатоми.

«При моделировании стандартного солнечного света используется спектр, характерный для региона высоких широт. Эффективность преобразования солнечной энергии может быть выше в тех районах, где естественный солнечный свет содержит больше коротковолновых компонентов, чем смоделированный эталонный солнечный свет. Однако в настоящее время эффективность при имитации стандартного солнечного света составляет в лучшем случае 1 %, а при естественном солнечном свете она не достигнет и 5 %», - добавил он.

Чтобы преодолеть этот 5-процентный барьер, необходимо разработать более эффективные фотокатализаторы и построить более крупные экспериментальные реакторы, отмечают ученые.

«Самый важный аспект, который необходимо развивать, - это эффективность преобразования солнечной энергии в химическую с помощью фотокатализаторов», - пояснил Домен.

«Если его удастся довести до практического уровня, многие исследователи всерьез займутся разработкой технологии массового производства, процессов газоразделения и строительства крупномасштабных заводов», - заключил он.