Раскрыты секреты «искусственного листа»

Опубликовано: 20.11.2021

Сотрудники Массачусетского технологического института опубликовали в журнале Science описание сконструированного ими «искусственного листа», разлагающего воду на свету.

Устройство, о создании которого «КЛ» сообщала в марте этого года, по принципу работы действительно напоминает фотосинтезирующий лист растения. Последний, однако, использует водород, полученный при разложении воды, в реакциях с диоксидом углерода, а синтетический аналог листа выделяет кислород и водород в пространство.

В основе предложенной американцами конструкции лежит обычный солнечный элемент на аморфном кремнии. Когда «искусственный лист» помещают в воду и включают освещение, образующиеся в кремниевом слое дырки мигрируют к катализатору, нанесённому на одну из поверхностей элемента и содержащему кобальт. Здесь молекулы воды «разбиваются» на ионы водорода H+ и атомы кислорода, а катализатор организует пары атомов в молекулы O2.

Ионы водорода, в свою очередь, перемещаются к противоположной стороне солнечного элемента и другому катализатору, сплаву никеля, молибдена и цинка. Тут ионы соединяются с электронами, образуя атомарный водород.

По мнению учёных, относительно низкая стоимость материалов, используемых при создании «искусственного листа», и простота его схемы должны обеспечить спрос на новое устройство. Коммерциализацией разработки уже занимается компания Sun Catalytix.

Сейчас американцы пытаются сконструировать удобную и функциональную систему сбора газов, выделяемых «искусственным листом», и увеличить эффективность его работы, которая пока не превышает 4,7%. Рост эффективности сдерживают далеко не идеальные характеристики фотоэлемента на аморфном кремнии, и авторы экспериментируют с элементами разных типов, чтобы выбрать наиболее подходящий. В одном из опытов аморфный кремний был, к примеру, заменён кристаллическим, что дало положительные результаты