Микроскопические вибрации и разные звуки, окружающие нас повсюду, плюс вода могут послужить источником водорода — прекрасного топлива. Столь необычное устройство создали Хуэйфан Сюй (Huifang Xu) и его коллеги из университета Висконсина, попутно обнаружив и новый эффект.

В основе преобразователя Сюя лежит массив из вытянутых нанокристаллов оксида цинка и титаната бария (BaTiO₃). Когда на них действует высокочастотная вибрация, пусть и слабая, стерженьки начинают колебаться, при этом на изгибающихся их поверхностях генерируется разделение зарядов.

Этот пьезоэлектрический эффект известен уже столетие, однако, как объясняют сами авторы открытия, мало кто занимался детальным изучением его работы при погружении кристаллов в растворы. Между тем взаимодействие нанокристаллов и воды рождает пьезоэлектрохимический эффект (piezoelectrochemical — PZEC).

Электроны и дырки, создаваемые стержнями, превращают нанокристаллы в катализатор разложения воды. Вибрирующие стержни оказываются посредником, который сам не расходуется (это подтвердили измерения). Авторы опытов обнаружили, что уменьшение размеров кристаллов существенно повышает КПД процесса (он достиг 18%). И дело тут не только в огромной площади поверхности, но и в том, что более тонкие стержни легче изгибаются и создают больше разделённых зарядов.

Схема реакций на поверхности стержней (иллюстрация ACS, Hong et al.)

Сюй со товарищи полагают, что большое количество таких пластинок, размещённых на транспортных средствах, промышленных сооружениях или одежде, может вырабатывать толику дарового водорода для заправки топливных элементов в небольших приборах (карманной технике) или для иного оборудования.

Детали исследования — в пресс-релизе университета и статье в Journal of Physical Chemistry Letters.