Ученые повысили процент получения водорода из воды

Ученые повысили процент получения водорода из воды

Фотокаталитическое расщепление воды использует солнечный свет для разделения воды на водород и кислород. Это экологически чистый способ получения водорода для топливных элементов. В журнале «Angewandte Chemie», японские исследователи представили новый способ получения более эффективных фотокатализаторов. Их метод использует крошечные полые сферы, покрытые изнутри и снаружи сокатализаторами разного типа.

В реакции фотокаталитического расщепления воды катализатор, как правило, полупроводник, захватывает фотоны. Электроны, получая дополнительную энергию, переходят из валентной зоны в зону проводимости. Электронные пустоты, появившиеся в валентной зоне, рассматриваются как положительно заряженные «дырки». Если электроны и дырки успевают мигрировать к поверхности катализатора до того как противоположные заряды скомпенсируют друг друга, то они могут передаваться молекулам воды и приводить к преобразованию воды в водород и кислород.

Теоретически, катализаторы на основе нитрида тантала (Ta3N5) должны бы хорошо подходить для фотокатализа с использованием видимого света. Тем не менее, две основные проблемы препятствуют их успешному использованию на практике: во-первых, на поверхности катализатора, результирующий продукт, кислород и водород, немедленно вступают в реакцию друг с другом с образованием воды. Во-вторых, получаемое разделение зарядов на электроны и дырки, образующиеся в реакции, работает не вполне правильно, так как заряды быстро рекомбинируют.

Сокатализаторы предназначены для повышения эффективности путем захвата электронов или дырок, и передачи их в воду. Драгоценные металлы, такие как платина, могут улучшить отдельные шаги получения водорода; оксиды металлов, таких как иридий и кобальт, катализируют процесс получения кислорода. Тем не менее, оснащение фотокатализаторов обоими типами сокатализаторов не привело к каким-то существенным успехам.

Команда во главе с Доменом Казунари (Kazunari Domen) в Токийском Университете выдвинула интересное предположение: что, если оба сокатализатора, вместо равномерного распределения по катализатору, пространственно разделить? Чтобы достичь этого, исследователи разработали простой метод для производства микрочастиц, которые они назвали — «ядро-оболочка».

Ядро диоксида кремния в дальнейшем растворялось, оставляя предельно тонкие, пористые, полые шарики, выполненные из нитрида тантала, покрытого с внутренней стороны наночастицами платины, а с внешней стороны оксидом иридия или кобальта.

Источник: itword.org

Похожие новости:
Ученые создали новый катализатор для расщепления воды
Водород уже давно позиционируется, как экологически чистое топливо будущего. Но с его промышленным производством до сих пор не все так гладко. Для расщепления воды на водород и кислород используются платиносодержащие катализаторы, которые слишком дорогостоящие для того, чтобы рассматривать их с точки зрения удовлетворения всех энергетических потребностей человечества. ..
2013-01-22 2672 1 Технология
1
Предложен простой способ расщепления воды на кислород и водород
Американские ученые нашли простой катализатор, позволяющий электролизом расщеплять воду на кислород и водород. Соответствующее исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Natural Academy of Sciences, кратко о нем сообщает Хьюстонский университет (США).В качестве катализатора специалисты предлагают использовать недорогое ..
2017-05-16 19094 0 Технология
0
Инженеры создали работающую на солнце и воде батарейку
Инженеры из Осакского университета использовали солнце, чтобы превратить морскую воду в электричество. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Впервые солнечный свет был применен для производства перекиси водорода в количествах, достаточных для использования в топливных элементах.По словам ученых, перекись ..
2016-05-23 1005 0 Технология
0
Ученые научились производить дешевое водородное топливо
Когда речь идет о топливе, использование растительности — это не просто тенденция, а необходимость в пресечении зависимости от ограниченных (и грязных) нефтересурсов. Водородное топливо является прекрасной альтернативой, но его создание является сложным и дорогостоящим процессом. Тем не менее, группа ученых из Университета Колорадо ..
2013-08-6 1613 0 Технология
0
Получение дешевого водорода из воды стало ближе
Водород обладает значительным потенциалом экологически чистого топлива, однако его производство слишком дорого, чтобы быть коммерчески целесообразным. Группа ученых из Принстонского и Ратгерского университетов сделали еще один шаг к получению дешевого водорода. Исследователи, возглавляемые профессором химии Принстонского университета ..
2013-02-13 3735 0 Технология
0
Технологи разработали низкотемпературный процесс производства водорода
Команда ученых Университета Васэда разработала новый способ получения водорода, который является быстрым, необратимым и работает при гораздо более низкой температуре, используя меньше энергии. Это нововведение, как ожидается, внесет свой вклад в распространение систем топливных элементов ..
2016-12-02 2609 0 Технология
0
В Германии создали самое большое в мире «искусственное солнце»
Немецкие ученые создали «самое большое в мире искусственное солнце» — источник интенсивного света, с помощью которого планируется производить экологически чистое топливо. Об этом сообщает The Guardian.Эксперимент с «прожекторами» проводится в Германском аэрокосмическом центре в 50 километрах от Кельна. Там ученые разместили ..
2017-03-26 4139 0 Технология
0
Планетологи предложили способ добычи воды на Луне
Планетологи из США и России предложили будущим колонизаторам Луны добывать воду на спутнике Земли при помощи дистилляции (испарения жидкости и последующего охлаждения и конденсации ее паров). Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Icarus, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте ..
2015-06-11 885 0 Технология
0
В США разработана технология получения чистой воды из навоза
Новая система позволяет получать примерно 0,5 кубометра воды из каждого кубометра навоза. Ученые из американского Университета штата Мичиган разработали технологию получения чистой воды из навоза. По их словам, это изобретение будет особенно востребовано в засушливых регионах планеты. "Тысяча коров производит ..
2014-05-30 1058 0 Технология
0
Разработан способ получения электроэнергии от растений
Фотосинтез - довольно простой процесс, который ученые поняли уже довольно давно. Но недавний прорыв в использовании солнечной энергии удалось понять недавно, нескольким членам научного сообщества. Команда исследователей из Университета штата Джорджия придумала, как использовать фотосинтез для получения ..
2013-05-13 2493 0 Технология
0
Корабли и самолеты будут заправляться водой из океанов
Новые технологии обеспечат флот топливом, без необходимости выстраивать сложную логистическую цепочку и закупать нефть. Заправка военных кораблей в открытом море является сложным и дорогостоящим процессом. Американская Военно-морская исследовательская лаборатория (NRL) планирует решить эту проблему, добывая топливо ..
2012-10-2 1633 0 Технология
0
Солнечный суперконденсатор производит водород и электричество одновременно
Распространение водородных транспортных средств происходит не так быстро, как электромобилей, хотя они и работают на чистом, относительно доступном топливе, а неразвитость инфраструктуры для промышленного производства, распределения и хранения водорода по-прежнему остается основным препятствием на их пути. Но последняя работа ученых из Калифорнийского университета ..
2017-11-28 821 0 Технология
0
Электроэнергия из сточных вод
Исследователи из США разработали опытный образец устройства, которое, может генерировать электричество из сточных вод. Группа ученых из Университета штата Пенсильвании заявила, что технология должна одновременно производить очистку воды. Они считают, что подобный процесс мог бы с успехом применяться в развивающихся странах, ..
2012-03-12 1973 0 Технология
0
Разработан способ получения электричества из углекислого газа
Ученые и инженеры из Нидерландов предложили электрохимическую батарею, которая позволит совместить поглощение углекислого газа с производством электроэнергии. Подробности со ссылкой на статью в Environmental Science & Technology Letters приводит Science Now. В основе новой технологии лежит превращение ..
2013-07-24 2225 0 Технология
0
Новые мембраны из оксида графена разделяют молекулы
Создана тончайшая мембрана из когда-либо существовавших, которая ведет себя избирательно по отношению к проходящим через нее молекулам. Такую мембрану сконструировали из оксида графена инженеры Университета Южной Каролины. Она имеет толщину менее 2 нанометров и обладает высокой селективностью по отношению ..
2013-10-6 1208 0 Технология
0