Scienziati della Tomsk Polytechnic University in collaborazione con team dell'Università di Chimica e Tecnologia, Praga e l'Università Jan Evangelista Purkyne di Ústí nad Labem hanno sviluppato un nuovo materiale 2-D per produrre idrogeno, che è alla base dell'energia alternativa. Il materiale genera in modo efficiente molecole di idrogeno da fresco, sale, e acqua inquinata dall'esposizione alla luce solare. I risultati sono pubblicati in Materiali e interfacce applicati ACS .

"L'idrogeno è una fonte di energia alternativa. Pertanto, lo sviluppo delle tecnologie dell'idrogeno può diventare una soluzione alla sfida energetica globale. Però, ci sono una serie di problemi da risolvere. In particolare, gli scienziati sono ancora alla ricerca di metodi efficienti ed ecologici per produrre idrogeno. Uno dei metodi principali è quello di decomporre l'acqua mediante l'esposizione alla luce solare. C'è molta acqua sul nostro pianeta, ma solo pochi metodi adatti per acqua salata o inquinata. Inoltre, pochi usano lo spettro infrarosso, che è il 43% di tutta la luce solare, "Olga Guselnikova, uno degli autori e ricercatore della TPU Research School of Chemistry &Applied Biomedical Sciences, Appunti.

Il materiale sviluppato è una struttura a tre strati con uno spessore di 1 micrometro. Lo strato inferiore è una sottile pellicola d'oro, il secondo è in platino a 10 nanometri, e il terzo è un film di strutture metallo-organiche di composti di cromo e molecole organiche.

"Durante gli esperimenti, abbiamo innaffiato il materiale e sigillato il contenitore per prelevare campioni di gas periodici per determinare la quantità di idrogeno. La luce infrarossa ha causato l'eccitazione della risonanza plasmonica sulla superficie del campione. Gli elettroni caldi generati sul film d'oro sono stati trasferiti allo strato di platino. Questi elettroni hanno avviato la riduzione dei protoni all'interfaccia con lo strato organico. Se gli elettroni raggiungono i centri catalitici di strutture metallo-organiche, questi ultimi servivano anche per ridurre i protoni e ottenere idrogeno, " spiega Guselnikova.

Gli esperimenti hanno dimostrato che 100 centimetri quadrati di materiale possono generare 0,5 litri di idrogeno in un'ora. È uno dei tassi più alti registrati per i materiali 2-D.

"In questo caso, il telaio metallo-organico fungeva anche da filtro. Filtrava le impurità e passava l'acqua già purificata senza impurità allo strato metallico. È molto importante, perché, anche se c'è molta acqua sulla Terra, il suo volume principale è sale o acqua inquinata. In tal modo, dovremmo essere pronti a lavorare con questo tipo di acqua, " lei nota.

Nel futuro, gli scienziati sperano di migliorare il materiale per renderlo efficiente sia per gli spettri infrarossi che per quelli visibili.

"Il materiale mostra già un certo assorbimento nello spettro della luce visibile, ma la sua efficienza è leggermente inferiore rispetto allo spettro infrarosso. Dopo il miglioramento, si potrà dire che il materiale lavora con il 93% del volume spettrale della luce solare, " aggiunge Guselnikova.