Устройства, изготовленные из оксийодида висмута и углерода, могут производить чистый водород из воды под действием света в течение длительного времени. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials. Исследователи из Кембриджского университета и Имперского колледжа Лондона создали устройства, имитирующие естественный процесс фотосинтеза, происходящий в листьях растений. Единственное отличие — вместо сахаров система производит водород.

Водород — один из перспективных видов топлива, однако сейчас он в основном производится из ископаемых углеводородов. Исследователи отмечают, что многие работы были посвящены созданию зеленого водорода, в том числе посредством расщепления воды под действием солнечного света. Но все они сталкивались с тем, что светопоглощающие материалы, которые можно использовать в производстве, быстро разлагаются в воде.

Один из таких материалов — оксийодит висмута. В отличие от популярных перовкситов, он не токсичен, но чрезвычайно быстро разлагается в воде. Исследователи нашли способ повысить стабильность этих искусственных листовых устройств, поместив оксийодит между двумя оксидными слоями. Прочная конструкция устройства была дополнительно покрыта водоотталкивающей графитовой пастой, предотвращающей проникновение влаги.

«Лист» с несколькими пикселами. Изображение: Dr Virgil Andrei, St John’s College, University of Cambridge

В результате срок стабильной работы устройства на основе искусственных «листьев» из оксийодита вырос от нескольких минут до двух месяцев. Такой результат, как отмечают авторы, превращают новое устройство в жизнеспособную систему для промышленного производства зеленого водорода.

Исследователи также обнаружили, что производительность устройств, состоящих из нескольких областей сбора света (называемых «пикселями»), оказалась выше, чем у аналогичного по площади большого «листа». Это открытие, как полагают авторы, может значительно упростить и ускорить масштабирование новых систем для производства топлива.

Это захватывающая разработка! На данный момент лишь немногие солнечные топливные системы демонстрируют стабильность, совместимую с реальными приложениями. Благодаря этой работе мы делаем шаг вперед к созданию безотходной топливной экономики, – Эрвин Рейснер, профессор химии из Кембриджского университета и один из авторов исследования.