Мировой экономике нужно все больше энергии, но наращивать объемы выработки без ущерба для окружающей среды непросто. Израильские ученые добились рекордного КПД преобразования воды в водородное топливо при помощи солнечной энергии — они сразу удвоили предыдущее достижение. Еще немного и искусственный фотосинтез станет экономически выгодным. Для этого уже достигнутую эффективность нужно увеличить всего на 20–30%.

Группа ученых из Израильского технологического института представила на заседании Американского химического общества фотокатализатор, который может превращать воду в водородное топливо с помощью солнечного света, пишет Phys.org.

Четыре года назад ученые разработали гетероструктуру со сферическими квантовыми точками из кадмия-селенида, заключенную в стержень из сульфида кадмия. Частицы кадмия-селенида притягивали положительные заряды, а отрицательные аккумулировались на конце стержня, где размещались частицы платины. КПД реакции восстановления составил 100%.

Однако для полноценного функционирования фотокаталитическая система должна поддерживать и реакцию восстановления, и реакцию окисления, которая происходит в несколько этапов и представляет поэтому определенную сложность. Вдобавок, ее побочные продукты ухудшают стабильность полупроводника.

Поэтому исследователи обратились к новому соединению — бензиламину. И обнаружили, что могут вырабатывать водород из воды, одновременно превращая бензиламин в бензойный альдегид.

«В этом исследовании мы трансформировали процесс из фотокатализа в фотосинтез, то есть, произошла настоящая конверсия солнечной энергии в топливо, — сказала Лилак Амирав, руководитель проекта.

Фотокаталитическая система совершила преобразование солнечной энергии в способные сохраняться химические связи с коэффициентом конверсии солнечной энергии в химическую 4,2%.

Это новый мировой рекорд в области фотокатализа, в два раза превосходящий прошлый результат. Министерство энергетики США установило границу практической реализуемости технологии выработки водорода в результате фотокатализа на 5–10%. Так что, по словам ученых, они в одном шаге от экономически выгодного прямого преобразования солнечной энергии в топливо.

Для дальнейшего роста эффективности процесса ученые задействовали искусственный интеллект, который должен помочь им с поиском новых соединений с высокими солнечно-химическими превращениями. Скорее всего, в природе есть что-то более эффективное, чем бензиламин.