Исследователи из университета Альберты в Канаде разработали новый метод расщепления воды на водород и кислород, использующий прямой солнечный свет, в том числе рассеянный. Технология основана на применении недорогих материалов — производного мочевины (карбида нитрида углерода) и диоксида титана, а также нанонитей, повышающих эффективность улавливания света. Разработка может стать основой для более дешёвого и чистого способа получения водорода.
Традиционно водород получают электролизом воды, для которого требуется электроэнергия, обычно получаемая от солнечных панелей. Этот двухэтапный процесс дорог и сопряжён со значительными потерями энергии. Новый метод, как утверждают разработчики, позволяет использовать солнечный свет напрямую, что потенциально снижает затраты и повышает общую эффективность.
В основе канадского метода лежит использование карбида нитрида углерода, получаемого из обычной мочевины путём термической обработки. Это вещество эффективно поглощает солнечный свет, что приводит к генерации носителей энергии — свободных электронов и вакантных мест на их прежних позициях (часто называемых «дырками» в физике). Добавление диоксида титана создаёт специальный переход, который разделяет эти электроны и вакантные места, не давая им быстро рекомбинировать и аннулировать друг друга.
Отделённые электроны затем реагируют с протонами воды, образуя газообразный водород (H₂). В то же время эти вакантные места взаимодействуют с гидроксильными ионами воды, производя кислород (O₂). Важной особенностью системы является её способность работать не только при ясном небе, но и в пасмурную погоду. Это достигается за счёт применения нанонитей, которые эффективно улавливают рассеянный солнечный свет под разными углами.
Разработчики отмечают и другие преимущества: система не требует громоздких внешних аккумуляторов для хранения энергии, так как произведённый водород сам служит её носителем. Кроме того, процесс считается более экологичным по сравнению с производством кремниевых солнечных панелей, которое является энергозатратным и использует токсичные вещества. В новом методе применяются доступные и дешёвые материалы без экстремального нагрева или значительного загрязнения среды.