Российские ученые повысили эффективность электролиза воды за счет нового катализатора
Водород 23
Ученые из Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН создали катализатор, повышающий эффективность «выхода» водорода при электролизе воды с 18% до 67%. Новый материал представляет собой монослойный кристаллический полупроводник на основе серы, молибдена, теллура и селена. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Hydrogen Energy.

Источник фото — Energy World

Целью исследования было повышение эффективности электролиза – расщепления воды на водород и кислород – под воздействием солнечного света. Японские ученые еще в 1970-е гг. применяли для этой цели полупроводниковые катализаторы на основе диоксидов титана, а затем – более эффективные катализаторы на основе дихалькогенидов переходных металлов, т.е. тонких монослойных полупроводников, в которых один слой металла расположен между двумя слоями атомов халькогена. К числу халькогенов относятся элементы шестнадцатой группы периодической таблицы, в том числе кислород (O), сера (S), селен (хрупкий неметалл серого цвета) и теллур (слегка токсичный полуметалл серебристо-белого цвета).

Особенно востребованными стали монослои с наноструктурой Януса, получившие свое название благодаря тому, что верхний и нижний ряды атомов в них состоят из разных элементов. Эта особенность частиц Януса позволяет ускорять реакцию разложения воды под воздействием света.

Физики из Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН провели компьютерное моделирование с целью выяснить, насколько эффективно при использовании соединений на основе молибдена, серы, селена и теллура будет протекать электролиз воды в присутствии монослойных кристаллических полупроводников с Янус-структурой. Наиболее перспективным оказался материал на основе соединения SMoTe (где S — сера, Mo — молибден, а Te — теллур): расчетная эффективность получения водорода из воды составила от 54% до 67% (в зависимости от типа среды – нейтральной или кислотной), тогда как общепринятый для электролизных установок уровень не превышает 18%. Расчетная эффективность других соединений – SMoSe, SMoO, SeMoO и SeMoT (где O обозначает кислород) — в ходе моделирования также превысила 18%.

«Расщепление воды под воздействием солнечного света представляет практический интерес, поскольку использование полученного таким образом водорода может сократить выбросы парниковых газов, удовлетворить растущий глобальный спрос на энергию, а также решить проблемы, связанные с устойчивым энергоснабжением по всему миру. В своей работе мы показали, что семейство катализаторов, которые мы изучили, содержат новые динамически устойчивые структуры с выдающимися свойствами для практического применения», — цитирует Российский научный фонд руководителя проекта Захара Попова, кандидата физико-математических наук, старшего научного сотрудника Института биохимической физики РАН.

Поделиться:

Facebook
Telegram
Email
Twitter
VK
OK
Reddit

Добавить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Мобильное солнце: переносные панели для автономного энергоснабжения

Компания Alternative Energy Projects (AEP) разработала мобильную электростанцию Solar Box, представляющую собой контейнер весом 12,5 тонны, в котором размещено 168 солнечных модулей мощностью 560 ватт каждый. Полная мощность установки в базовой комплектации составляет 94 киловатта (кВт), что достаточно для обеспечения электроэнергией десяти коттеджей.

далее ...

Потребление газа в США достигло исторического максимума

Спрос на природный газ в США увеличился на 5% в 2022 г., достигнув 2,48 млрд куб. метров в сутки, что является историческим максимумом. По данным Управления энергетической информации (EIA), абсолютный прирост спроса составил 126 млн куб. м/сут., что сопоставимо с потреблением газа в Узбекистане.

далее ...

Никель-медные покрытия углеродных трубок: инновация для электролиза воды

Российские ученые синтезировали новые электрокатализаторы на основе меди, никеля и углеродного волокна, которые можно использовать для повышения эффективности электролиза воды и получения водорода и кислорода. Результаты исследования опубликованы в International Journal of Hydrogen Energy.

далее ...

Архивы


Февраль 2023
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728