Преобразование солнечной энергии в водород — один из способов снижения эмиссии углекислого газа и перехода на чистый транспорт. Команда исследователей из Китая разработала перовскитовый фотокатализатор без свинца с высоким КПД. Находка ученых открывает путь к появлению более эффективного метода производства водородного топлива.

Водород считается многообещающим видом чистого топлива, в основном из-за своей высокой плотности энергии, но методы его получения не идеальны. Помимо электролиза воды другой способ получения водорода — расщепление солей галоидно-водородной кислоты при помощи фотокатализаторов. Однако стабильность катализаторов в кислотной среде зачастую оказывается низкой.

Гибридные перовскитовые катализаторы на основе свинца показывают высокую стабильность, но и у них есть слабое место — высокая растворимость в воде и токсичность свинца. Хорошей альтернативой могли бы быть перовскиты на основе висмута, но у них низкая производительность, пишет Science Daily.

Ученые из Университета Гонконга разработали галогенидный перовскит на основе висмута, структура энергетической щели которого обеспечивает высокоэффективный транспорт носителей заряда. В этом перовските со смешанным составом распределение ионов йодида постепенно снижается с поверхности к внутренним зонам, образуя структуру воронки. Таким образом возникает эффективная окислительно-восстановительная реакция.

Новый перовскит демонстрирует высокий КПД энергетической конверсии: выработка водорода составила 341 плюс-минус 61,7 микромоль h−1 с платиновым сокатализатором под действием видимого света.

Но на этом ученые не остановились. Вдобавок они изучили динамические взаимодействия между молекулами галогенидного перовскита и молекулами на границе между фотоэлектродом и электролитом. И доказали высокую производительность своего фотокатализатора в выработке водорода в результате переноса заряда.