Ученые из Южного федерального университета получили новые наноразмерные катализаторы, которые могут производить «зеленый водород» путем расщепления воды в присутствии солнечного света. Благодаря уникальным сферическим наночастицам с полым ядром и оболочкой в составе катализаторов, которые эффективно улавливают падающий солнечный свет и снижают скорость рекомбинации фотогенерированных носителей заряда.
За последние десятилетия люди использовали стандартные энергетические ресурсы, такие как уголь и нефть. Они постепенно иссякают. Также, наша планета подвергается большому загрязнению. Происходит большое выделение диоксида углерода и отравление окружающей среды карбонизацией. По этой причине поиск новых источников возобновляемой альтернативной энергии в научной среде становится все более актуальным.
Ключевой частью политики перехода в углеродно-нейтральное состояние российской энергетики сегодня является водородная энергетика. Она состоит в том, что при окислении водорода для производства электроэнергии образуется экологически чистая и безопасная вода. И опять из нее можно получать водород, и так без конца. Даже при создании электрокатализаторов для низкотемпературных топливный элементов, которые могут использоваться в создании «чистых» машин будущего без выхлопных газов.
Ученые Южного федерального университета вносят весомый вклад в развитие альтернативной энергетики. Ученые Международного исследовательского института интеллектуальных материалов ЮФУ предложили нанокатализаторы для фотоэлектрической генерации водорода с использованием водостойких металлорганических каркасных структур (международный термин – MOF). Создание электро-нанокапилляров на основе новых материалов крайне востребовано, но остается очень сложной задачей.
На первом этапе ученые синтезировали идеальную сферичную наночастицу титан-содержащих MOF. После этого была проведена оптимизация поверхности наночастиц и создана технология получения структурированной частицы «ядро-оболочка». Разложение сферической Ti-MOF приводит к образованию полой структуры типа «ядро-оболочка» благодаря различиям структуры внутреннего и наружного слоев.
Специфическая форма и структура сферических наночастиц позволяет эффективно улавливать падающий солнечный свет и снижая скорость рекомбинации фотогенерированных носителей заряда. Автор научной статьи, постдок МИИ ИМ ЮФУ из Индии Аслам Хоссейн отметил, что эти нанокатализаторы являются крайне перспективными для получения «зеленого водорода» путем расщепления воды в присутствии солнечного света.
Различные типы нанопористых метал-органических структур дают широкие возможности создания новых классов нанокатализаторов, используя предложенный способ оптимизации их практических характеристик.
Полученные результаты исследования, посвященного созданию сферических нанопористых фотоэлектро-катализаторов со структурой ядра и оболочки, были высоко оценены научным сообществом. Они были опубликованны в престижном научное издание «Small» с импакт-фактором 15.153.
Некий автор научно-популярной статьи, молодой исследователь из Индии Аслам Хоссейн (Aslam Hossain), работающий на позиции постдока в Южном федеральном университете отмечает что условия ЮФУ позволяют уже в ближайшем будущем разработать новую методику ускоренной оптимизации параметров синтезируемых нанопористых фотокатализаторов для конкретных практических применений «зеленой» энергетики будущего.
ЮФУ реализует проект «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов низкоуглеродной экономики под управлением искусственного интеллекта» в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).
