Ученые разработали недорогое устройство для расщепления воды на кислород и водород

Недавно исследователи из Стенфордского университета объявили о разработке недорогого устройства для расщепления воды, которое не подвержено коррозии и не использует ничего, кроме солнечного света и воды, для производства водородного топлива.

По мнению ученых, новый сплиттер, построенный на основе кремниевого полупроводника, покрытого ультратонким слоем никеля, будет способствовать дальнейшей коммерциализации технологий производства водородного топлива в крупных масштабах.

Как заявляет соавтор исследования, профессор химии в Стенфордском университете Хонгджи Дай, добавление нескольких водородных топливных элементов к солнечных фотоэлементам позволит более эффективно использовать возобновляемую энергию, даже в ночное время суток, когда коммунальным службам приходится использовать электроэнергию от обычных электростанций, работающих на угле или природном газе.

Традиционная технология получения водорода из воды довольно проста. Два полупроводниковых электрода, соединенных вместе и помещенных в водный раствор электролита, поглощают солнечный свет и используют его энергию для расщепления молекулы воды на ее составляющие, кислород и водород. Кислород выпускается в атмосферу, а водород хранится в качестве топлива. При необходимости получения энергии происходит обратный процесс – водород и кислород соединяются в топливном элементе, при этом вырабатывается электричество и чистая вода в виде пара, без выбросов углекислого газа.

Несмотря на всю простоту, процесс до сих пор остается нерентабельным, главным образом за счет использования дорогих материалов. Кремний стал бы идеальным материалом для топливного элемента, считают исследователи, однако, он теряет свои свойства при контакте с раствором электролита. Для решения этой проблемы ученые покрыли кремниевые электроды слоем обычного никеля толщиной в 2 нанометра. Этот элемент достаточно широко распространен на Земле и обладает отличными антикоррозийными свойствами.

Как показали первые тесты, новые кремний-никелевые электроды в растворе электролита из бората калия эффективно расщепляли молекулы воды в течение 24 часов без видимых признаков коррозии. В целях дальнейшего совершенствования процесса ученые добавили в раствор электролита литий, что придало электродам еще большей устойчивости – теперь они генерируют водород и кислород непрерывно в течение 80 часов.

Следующим этапом работы ученых является улучшение стабильности и долговечности новых электродов.