Новый фотокатализатор: блестящие перспективы для водородной энергетики

Использование солнечной энергии для получения водорода в скором времени может стать эффективным технологическим процессом.

Развитие водородной энергетики требует поиска как новых источников водорода, так и способов его надежного хранения. Ученые из института бионеорганической химии им. Макса Планка (Германия) разработали способ, который обеспечивает генерацию водорода из воды под дейстием солнечного света, с последующим хранением водорода на поверхности катализатора.

Использование в качестве фотокатализатора диоксида титана (TiO2) давно известно. Германские ученые предложили использовать для этой же цели другое соединение титана - дисилицид (TiSi2). Оба соединения являются полупроводниками, однако оптоэлектронные свойства дисилицида уникальные, они оптимальны для процессов преобразования солнечной энергии. К тому же дисилицид титана поглощает солнечное излучение в широком диапазоне спектра, он недорог, а технология его получения достаточно проста.

Новое соединение использует солнечное излучение оригинальным образом. Сначала на поверхности дисилицида образуются каталитически активные комплексы, сформированные из промежуточных форм кислорода. Процесс фотокаталитического разложения воды идет с большей эффективностью, чем у всех других известных фотокатализаторов. Но у дисилицида титана есть и другое уникальное свойство - он способен поглощать образующийся водород.

Дисилицид титана как средство хранения водорода уступает другим материалам (по объему хранения на единицу массы), но у него есть явное преимущество - этот вариант очень прост с точки зрения практической реализации, и к тому же десорбция водорода происходит при низких температурах, в отличие от большинства других вариантов. Кислород также поглощается, однако для его выделения из дисилицида требуется нагрев до температуры выше 100oС и отсутствие солнечного света. Таким образом, обеспечивается не только разложение воды, но и оригинальный способ сепарации образующихся продуктов - водорода и кислорода.

Статья о свойствах фотокатализатора нового типа опубликована в последнем номере журнала Angewandte Chemie International Edition. Ученые совместно с коллегами из США и Норвегии создали компанию по разработке технологий с использованием дисилицида титана.