Исследователи из Израиля достигли рекордной эффективности преобразования солнечной энергии в топливо. Теперь они хотят внедрить в процесс механизм, похожий на фотосинтез, чтобы добиться еще более качественных результатов.

Группа ученых из Израильского технологического института разработала фотокатализатор, который может расщеплять воду на водородное топливо. Они рассказали, что использовали стержнеобразные наночастицы, которые, при помощи света, генерировали положительный и отрицательный электрические заряды. В процессе молекулы воды ломаются: отрицательные заряды производят водород, а положительные — кислород. При этом реакции, включающие положительный и отрицательный заряды, должны происходить одновременно.

Если положительные и отрицательные заряды, которые притягиваются друг к другу, удается рекомбинировать, они взаимно аннулируют друг друга, и энергия теряется. Поэтому, чтобы убедиться, что заряды достаточно далеко друг от друга, команда создала уникальные гетероструктуры, состоящие из комбинации различных полупроводников. Используя модельную систему, они отдельно изучили реакции восстановления и окисления и изменили гетероструктуру для оптимизации производства топлива.

«В итоге мы получили фотокаталитическую систему, использующую солнечный свет для управления химическими реакциями. Такие модели будут иметь большое значение для сохранения окружающей среды», – из текста исследователей Израильского технологического института.

Эта же команда в 2016 году представила гетероструктуру, где частица селенида кадмия притягивала положительные заряды, в то время как отрицательные заряды накапливались на наконечнике. Регулируя размер квантовой точки и длину стержня, а также другие параметры, исследователи добились стопроцентного преобразования солнечного света в водород. Одна наночастица фотокатализатора производила около 360 тыс. молекул водорода в час.