Создана новая концепция получения водорода из воды с использованием солнечного света

Москва, 17:16, 30 Окт 2015, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Недорогой способ для генерации экологически чистого топлива является современным эквивалентом философского камня. Существует притягательная идея использовать солнечную энергию для расщепления воды на составляющие ее водород и кислород, и потом собрать водород для использования в качестве топлива. Но эффективно расщепить воду – не так-то просто.

Ученые нашли способ увеличить эффективность поглощения солнечных фотонов электродом, используемым для расщепления воды. При этом одновременно улучшается поток электронов от одного электрода к другому. Моделирование позволило им понять, что происходит на атомном уровне.

При построении электрода, способного использовать солнечную энергию, ученые стремятся использовать как можно большую часть солнечного спектра, чтобы возбудить электроны в электроде, и заставить их переходить из одного состояния в другое, где они будут доступны для реакции расщепления воды.

Одинаково важная, но отдельная проблема заключается в том, что электроны должны двигаться легко от одного электрода к противоположному по заряду электроду, создавая ток.

До сих пор ученые были вынуждены использовать разнообразные манипуляции, чтобы увеличить поглощение фотонов и усилить движение электронов в материалах, которые они тестируют.

Исследователи обнаружили, что если они нагревают электрод, выполненный из полупроводникового соединения ванадата висмута до 350 градусов Цельсия при потоке газообразного азота над ним, то какая-то часть азота включается в состав соединения.

Результатом был заметный рост поглощения фотонов и перемещения электронов. Но было не ясно, как именно азот способствует наблюдаемым изменениям?

Оказалось, что азот воздействует на электрод несколькими способами. Нагрев образца при протекании газообразного азота создавал экстракт атомов кислорода с ванадатом висмута, создавая «дефекты», которые усиливали перемещение электронов. Но еще более интересно, что азот, который был включен в смесь, увеличил перемещение электронов независимо от дефектов.

Наконец, азот дал энергию, необходимую, чтобы возбудить электроны в состояние, в котором они стали доступны для расщепления воды. Это означало, что большее количество солнечной энергии может быть использовано электродом.