Энергия, водород, вода: на что способен новый многофункциональный материал

Новый материал, который демонстрируют сингапурские ученые из Наньянского технологического университета, будет генерировать водород, производить чистую воду и даже генерировать электричество. Он также может применяться в качестве мембраны для опреснения воды, извлечения энергии из соленых отходов, использоваться в основе гибкой солнечной панели, а также удвоить срок службы литий-ионных батарей. Более того, он убивает бактерии и, например, может стать основой для нового типа антибактериальных повязок.

Добиться столь выдающихся результатов ученые планируют с помощью революционного наноматериала на основе диоксида титана (TiO2). Этот материал создается путем сворачивания кристаллов диоксида титана в особые нановолокна, которые в свою очередь легко превращаются в особую мембрану. Эта похожая на фольгу мембрана может включать в себя различные вещества, например олово, цинк, медь, углерод, что дает возможность создавать материалы с различными функциями.

Диоксид титана является дешевым и широко распространенным материалом, обладающим рядом полезных свойств, например фотокаталитическим или гидрофильным (может связываться с водой).

Первоначально сигнапурские ученые планировали использовать диоксид титана для очистки сточных вод, поскольку в Сингапуре наблюдается дефицит чистой пресной воды. Для этой цели диоксид титана подходит идеально, поскольку он препятствует росту бактерий, которые загрязняют обычные фильтры. В ходе разработок ученые также обнаружили, что диоксид титана расщепляет сточные воды на водород и кислород под действием солнечного света и одновременно производит чистую воду. Такая, бесспорно полезная многофункциональность, до сих пор наблюдалась только у дорогостоящей платины.

Сингапурцам удалось создать особый материал на основе TiO2, который при очень небольшом количестве наноматериалов (0,5 грамма нановолокон диоксида титана с окисью меди) может генерировать 1,53 мл водорода в час при погружении в бак с 1 л сточных вод. Это в 3 раза больше водорода, чем в тех же условиях генерирует катализатор из платины.

По расчетам ученых, в зависимости от типа сточных вод новый материал может производить до 200 миллилитров водорода в час. Разумеется, при больших количествах материала и объемах сточных вод производство водорода увеличится. При этом мембрана из нового материала имеет гидрофильные свойства, то есть легко пропускает воду, но задерживает загрязнения.

Но и это еще не все: из нового материала можно изготавливать эффективные гибкие солнечные панели и аноды для литий-ионных аккумуляторов, в последнем случае емкость вырастает в 3 раза.