25.01.2020
Ученые Университета штата Огайо, США, обнаружили молекулу, которая может использовать весь видимый спектр солнечного света. Эта молекула способна эффективно поглощать солнечный свет и работать в качестве катализатора, вызывая преобразование солнечной энергии в водород, который можно использовать в качестве топлива.
В новой статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature Chemistry, ученые Университете штата Огайо утверждают, что новую молекулу можно успешно применять, чтобы создавать более эффективные солнечные элементы. А также, чтобы ускорить переход на альтернативные, экологически чистые и безопасные виды топлива. Например такие как водород.
Клаудия Турро, ведущий исследователь и профессор химии в Университете штата Огайо говорит: «Идея заключается в том, что мы можем использовать фотоны Солнца и преобразовать их в водород. Проще говоря, мы экономим энергию от солнечного света и сохраняем ее в химических связях, чтобы ее можно было использовать позже».
Клаудия Турро и ее коллеги смогли найти частицу, которая поглощает низкоэнергетические волны Солнца, инфракрасную часть спектра.
Турро разъясняет: «То, что заставляет это работать: система способна поместить молекулу в возбужденное состояние, где она поглощает фотон и способна хранить два электрона, чтобы произвести водород. Это хранение двух электронов в одной молекуле, полученной из двух фотонов, и использование их вместе для получения водорода, является беспрецедентным».
Большинство предыдущих попыток в полной мере использовать спектр солнечного света были сфокусированы на ультрафиолетовом свете, и большинство полагалось на катализаторы, состоящие из двух или более молекул, для преобразования солнечной энергии в водород. Все попытки использовать одномолекулярный катализатор оказались неэффективными.
Ученые обнаружили, что одна молекула родия может поглощать весь спектр видимого света, от инфракрасного до ультрафиолетового, и может катализировать преобразование низкоэнергетических длин волн в водород без потери значительной энергии.
Чтобы сделать все это, молекула должна находиться в возбужденном состоянии. В лаборатории ученые использовали светодиод для возбуждения молекул родия, взвешенных в кислотном растворе.
«Я думаю, что причина этого в том, что молекула трудно окисляется. И у нас должна быть возобновляемая энергия. Только представьте, если бы мы могли использовать солнечный свет для нашей энергии вместо угля, газа или нефти. Даже не применяя традиционные солнечные батареи. И это помогло бы быстро решить проблемы изменения климата».
В настоящее время ученые из США работают над тем, чтобы найти молекулу, которая ведет себя так же, как и родий, поскольку этот редкий металл дорог в обработке. Исследователи также хотят найти способ заставить водородный катализатор производить водород в течение более длительного периода времени.