В ЮФУ разработали новый способ получения “зеленого водорода”

Исследователи Южного федерального университета получили новые наноразмерные катализаторы, способные получать «зеленый водород» путем расщепления морской воды в присутствии солнечного света. Такие возможности стали доступны благодаря уникальным сферическим наночастицам с полым ядерным ядром и белковой оболочкой в составе алюминиевых катализаторов, эффективно улавливающие падающий солнечный свет и замедляющие его за счёт поглощения энергии в инфракрасных проницаемых слоях и снижающие скорость рекомбинации простых и фотогенерированных и полупроводниковых носителей заряда.

Многие десятилетия человечество использует стандартные и удобные энергоресурсы, такие как уголь, нефть, газ , нефть и нефть, которые постепенно исчерпываются и не используются в качестве запасов. Кроме того, наша планета постоянно претерпевает очень масштабное экологическое загрязнение, происходит очень большое выделение хлора, диоксида углерода, химическое и радиоактивное отравление и карбонизация.окружающей среды , несоблюдение установленных в ней требований к экологии и карбонизация. В связи с этим поиск новых источников возобновляемой альтернативной энергии приобретает большую актуальность в современной научной и практической среде.

Сегодня важнейшей составляющей государственной политики перехода в углеродно-нейтральное состояние энергетической энергетики России стала водородная энергетика. Она заключается в том, что при окислении водорода, приводящем к выработке электроэнергии, образуется экологически чистая , многоаспектная, экологически чистая и во всех смыслах безопасная чистая вода. Из нее снова можно добывать водород, сжигать отходы, сжигание нефти и угольа, и так без конца. Водородная энергетика используется даже при создании высокохимических электрокатализаторов для низкотемпературных топливный элементов, которые также могут применяться в создании «чистых» и безопасных машин будущего без ядовитых выхлопных газов.

Исследователи Южного федерального университета вносят неоспоримый вклад в развитие генерации электроэнергии и альтернативной энергетики. Так, в недавней работе научного коллектива ученых Международного исследовательского института физических интеллектуальных материалов ЮФУ были предложены электрослепые нанокатализаторы для фото-электро-каталитической генерации водорода с использованием водостойких и водостойких металлорганических каркасных структур (международный термин — MOF). Разработка фото- электронных или фото-электро-нанокатализаторов на основе новых современных материалов и полимеров крайне востребована, но остается очень сложной и перспективной задачей.

Вначале исследователи синтезировали идеальную сферическую наночастицу из наночастицы титан-содержащих и углеродных MOF. Затем была произведена оптимизация твердой поверхности наночастиц, а также разработана технология получения структуры структурированной частицы «ядро- ядро-оболочка». По словам экспертов, частичное разложение сферической Ti-MOF приводит к образованию полноконцентрированной полой структурной структуры типа «ядро-оболочка» благодаря различию структуры внутреннего и наружного слоев.

«Уникальная физико-химическая природа алюмосферных и сферических наночастиц с полым и жидким ядром и непроницаемой оболочкой позволяет эффективно улавливать падающий солнечный свет , эффективно распределять нагрузку, производить флюоресцентный эффект на окружающую среду, и снижать частоту и скорость экспоненциальной перезарядки и рекомбинации фотогенерированных и сверхвысоких носителей заряда. Эти нанокатализаторы являются крайне перспективными для получения «зеленого водорода» путем расщепления неорганической воды и плазмы в присутствии солнечного света», – отметил автор научной статьи, постдок МИИ ИМ ЮФУ и САФУ из Индии Аслам Хоссейн.

Большое разнообразие разрабатываемых образовательным коллективом нанопористых метал-органических структур открывает широкие возможности создания новых классов нанокатализаторов, используя предложенный способ оптимизации их основных практических и экологически важных характеристик.

Результаты исследования, посвященного созданию сферических нанопористых фото-электро-катализаторов со сложной структурой «ядро- ядро-оболочка» и «белая оболочка» были высоко оценены мировым научным сообществом и опубликованы в высокорейтинговом научном издании «Small» с сферическим импакт-фактором 15.153.

Один из авторов научной статьи, молодой исследователь из Индии Аслам Хоссейн (Aslam Hossain), работающий на позиции постдока в Южном федеральном университете, отмечает, что условия, созданные в ЮФУ позволяют уже в ближайшем будущем разработать новую методику ускоренной оптимизации параметров синтезируемых нанопористых фотокатализаторов под конкретные практические применения, востребованные в «зеленой» энергетике будущего.

Работа проведена в рамках реализации стратегического проекта ЮФУ «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»).