Природный фотосинтез позволяет растениям собирать солнечный свет и конвертировать его в энергию — электрическую и химическую.
Большинство искусственных фотосинтетических систем стараются имитировать этот естественный процесс, используя для запуска расщепления воды на водород и кислород абсорбирующие свет органические красители, называемые хромофорами. К сожалению, основной проблемой таких систем является слишком короткое время жизни, поскольку солнечные лучи разрушают абсорбирующие их красители всего за нескольких часов.
Тодд Крауз (Todd Krauss) и Патрик Холланд (Patrick Holland) с коллегами из Университета Рочестера (Великобритания) разработали новую водород-генерирующую систему, состоящую из квантовых точек селенида кадмия (CdSe), никелевого катализатора и аскорбиновой кислоты. Она способна работать на протяжении нескольких недель (а не часов, как в других случаях) и показывает эффективность в водном растворе в 36% (эффективность конвертации солнечной энергии в водород). При использовании водно-спиртовой среды показатель может быть повышен до 66%, что рекордно для жидкостных систем. Единственный недостаток процесса — постоянный расход витамина С, играющего роль донора электронов.
CdSe-квантовые точки абсорбируют два фотона и таким образом передают два электрона на никелевый катализатор, который использует их для восстановления двух протонов из воды с образованием водорода (ни селенид кадмия, ни никелевый катализатор не разлагаются под действием солнечного света). Учёные так и не смогли найти удовлетворительного ответа на вопрос, почему именно никелевый катализатор наиболее эффективен в данном варианте искусственного фотосинтеза, а не традиционная платина.
В заключение заметим, что подобный чистый источник водорода может пригодиться не только в энергетике, но и в химической промышленности, к примеру, в процессе Габера (производство аммиака).
Источник: science.compulenta.ru
