Хиральные органические молекулы повышают эффективность солнечных ячеек

Москва, 11:36, 11 Апр 2017, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Вода состоит из кислорода и водорода, и расщепление молекулы воды с целью получения водорода для топлива — это перспективный путь для альтернативной энергетики. Но нынешние методы расщепления воды попутно формируют и перекись водорода, что влияет и на эффективность реакции, и на стабильность производственного процесса. Израильским и голландским исследователям удалось почти полностью подавить производство перекиси водорода, управляя спином электронов в реакции.

Цель состоит в том, чтобы производить водород в фотоэлектрохимических (солнечных) ячейках, используя свет для расщепления воды, о чем информировал Ftimes.ru

К сожалению, распад молекул воды был до сих пор относительно неэффективным, и перекись водорода, образующаяся в качестве побочного продукта, разъедала некоторые из электродов, тем самым еще больше снижая эффективность процесса.

Исследователи специально исследовали роль спина — внутреннего магнитного момента электронов, участвующих в этих базовых химических реакциях на основе кислорода. Они предположили, что если оба спина могут быть выровнены, образования перекиси водорода не произойдет, потому что для этого необходимо наличие двух электронов с противоположными спинами. Зато кислород, в отличие от перекиси, производится, когда электроны имеют параллельные спины.

Исследователи покрыли один из электродов солнечных ячеек — титан-оксидный анод — органической краской, содержащей хиральные молекулы (являющиеся зеркальными отражениями друг друга). Это позволило ученым вводить только электроны со спинами, ориентированными в определенном направлении.

«Эффект на расщепление воды превысил наши ожидания», — говорит профессор Нееман. «Образование перекиси водорода было почти полностью подавлено. Мы также видели значительное увеличение производительности ячейки. И потому, что хиральные молекулы широко распространены в природе, мы ожидаем, что эта находка может иметь значение во многих областях исследований».