Нов порьозен материал обещава възобновяема енергия от вода
Един потенциален източник на възобновяема енергия е водородният газ, произведен от вода с помощта на слънчева светлина. Изследователи от университета в Линчепинг, Швеция са разработили материал, нанопорест кубичен силициев карбид, който показва обещаващи свойства да улавя слънчевата енергия и да разделя водата за производството на водороден газ. Изследването е публикувано в списание ACS Nano.
Водородът има енергийна плътност три пъти по-голяма от тази на бензина. Той може да се използва за генериране на електричество с помощта на горивна клетка, а автомобилите с гориво от водород вече се предлагат на пазара. Когато водородният газ се използва за производство на енергия, единственият образуван продукт е чиста вода. За разлика от това обаче, когато се произвежда водород, се отделя въглеродният диоксид, тъй като най-често използваната технология зависи от изкопаемите горива. По този начин се отделят 9-12 тона въглероден диоксид за производство на 1 тон водороден газ.
Производството на водороден газ чрез разделяне на водни молекули с помощта на слънчева енергия е устойчив подход, използващ възобновяеми източници, без да води до емисии въглероден диоксид. Основно предимство на този метод е възможността за преобразуване на слънчевата енергия в гориво, което може да се съхранява.
Не е лесна задача обаче да се раздели водата, като се използва слънчевата енергия, за да се получи водороден газ. За успеха е необходимо да се намерят икономически ефективни материали, които имат подходящите свойства за реакцията, при която чрез фотоелектролиза водата се разделя на водород и кислород. Енергията в слънчевата светлина, която може да се използва за разделяне на водата, е предимно под формата на ултравиолетово лъчение и видима светлина. Следователно се изисква материал, който може ефективно да абсорбира такова лъчение, за да създаде заряди, които могат да бъдат разделени и да имат достатъчно енергия, за да разделят водните молекули на водород и кислород. Повечето материали, които са изследвани досега, са или неефективни при използването на видимата слънчева светлина (титановият диоксид абсорбира само ултравиолетова слънчева светлина), или нямат свойствата, необходими за разделяне на водата до водороден газ (например силиций).
Изследователската група се спира на кубичен силициев карбид (3C-SiC). Учените са произвели негова форма, която има изключително малки пори. Материалът, който те наричат нанопорест 3C-SiC, има обещаващи свойства, които предполагат, че той може да се използва за производство на водороден газ от вода, използвайки слънчева светлина. В проучването зследователите показват, че този нов порест материал може ефективно да улавя и събира ултравиолетовите лъчи и по-голямата част от видимата слънчева светлина. Освен това порестата структура насърчава отделянето на заряди с необходимата енергия, докато малките пори дават по-голяма активна повърхност. Това подобрява трансфера на заряди и увеличава броя на местата за влизане в реакция, като по този начин допълнително повишава ефективността на разделянето на водата.
