Un catalizator organic nou păstrează sarcina electrică de 1.000 de ori mai mult și grăbește producția de hidrogen din lumină solară
Un material nou păstrează energia capturată din lumină de 1.000 de ori mai mult decât variantele anterioare, un pas concret spre hidrogen produs eficient direct din apă și soare.
Cercetători de la Institutul Ningbo de Tehnologie și Inginerie a Materialelor (NIMTE), din cadrul Academiei Chineze de Științe, împreună cu Institutul Tehnic de Fizică și Chimie al aceleiași academii, au dezvoltat un nou material fotocatalitic, un cadru organic covalent (COF) legat prin cumarină, capabil să despartă apa în hidrogen și oxigen cu ajutorul luminii. Rezultatele au fost publicate în revista Nature Synthesis.
Cum funcționează
Materialul rezolvă o problemă veche a fotocatalizei: recombinarea rapidă a electronilor și a golurilor generate de lumină, înainte ca aceștia să apuce să reacționeze util cu apa. Noul COF prelungește durata de viață a sarcinii electrice de 1.000 de ori față de varianta anterioară, bazată pe legături imine, iar transferul de electroni durează acum aproximativ 407 picosecunde.
Cifrele publicate arată rata de producție a hidrogenului la 531 milimoli pe gram pe oră, la lumină de 440 nanometri, cu un randament cuantic aparent de 37,95% la 405 nanometri. Chiar și sub lumină vizibilă obișnuită, rata rămâne la 166 milimoli pe gram pe oră.
De ce contează
Hidrogenul produs direct din apă și lumină solară, fără combustibili fosili, e considerat unul dintre cei mai curați purtători de energie posibili, dar eficiența scăzută a fotocatalizei a fost mereu principalul obstacol în calea folosirii lui la scară largă.
Rezultatele vin dintr-un studiu de laborator, nu dintr-o instalație la scară industrială. Pasul următor firesc e testarea materialului în condiții reale de lumină solară și pe suprafețe mai mari, pentru a vedea dacă performanța se menține în afara laboratorului.