Производство водорода из воды широко исследовалось с целью использования его в качестве альтернативы топливу. Несмотря на то, что целью является снижение загрязнения окружающей среды, большинство процессов менее эффективны и производят большие объемы выбросов CO2. Однако недавние исследования показывают, что MOF может повысить фотокаталитическое производство водорода.
В результате сотрудничества профессора Кириакоса Стилиану из Колледжа естественных наук Университета штата Орегон и его команды исследователей был создан фотокатализатор, позволяющий осуществлять высокоскоростное и эффективное производство водорода . Исследование показывает , что новый инструмент может быть полезен в борьбе с выбросами парниковых газов и изменением климата.
Профессор Стилиану сказал: «Это исследование подчеркивает потенциал гетеропереходов оксидов металлов, полученных из MOF, в качестве фотокатализаторов для практического производства водорода, способствуя разработке устойчивых и эффективных энергетических решений».
Основные моменты:
- За 1 час грамм RTTA-1 произвел более 10,700 XNUMX микромоль водорода.
- В этом процессе фотоны использовались с впечатляющей скоростью 10%, что означает, что каждые 10 из 100 фотонов, попадающих в RTTA-1, способствовали производству водорода.
В этом исследовании для получения гетероперехода оксида металла ученые использовали MOF. Полученный гетеропереход представляет собой комбинацию двух материалов, обладающих взаимодополняющими свойствами. С его помощью они создают катализатор, который эффективно и быстро расщепляет воду на водород под воздействием солнечного света.
Они называют этот гетеропереход RTTA, и он содержит оксид рутения и оксид титана, полученные из MOF. Эти оксиды легированы азотом и серой. После тестирования нескольких RTTA с различным количеством оксидов они нашли победителя.
Профессор Стилиану сказал: «Среди различных материалов RTTA, RTTA-1, с наименьшим содержанием оксида рутения, продемонстрировал самую высокую скорость производства водорода и высокий квантовый выход».
МОФы состоят из положительно заряженных ионов металлов и органических молекул-линкеров. Они также обладают регулируемой структурой и небольшими порами. Кроме того, свойства МОФов определяются компонентами, используемыми в их конструкции.
По словам исследователей из KIST, существует еще один экономически эффективный метод производства экологически чистого водорода с использованием активных MXenes.
Неустойчивые методы производства водорода
Метод паровой конверсии метана — это широко распространенный традиционный способ получения водорода из природного газа. В целом, это процесс, сопровождающийся выделением углерода. Этот метод включает электрокатализ, то есть пропускание электричества через катализатор. Этот метод не только загрязняет окружающую среду, но и является дорогостоящим. Стоимость производства одного килограмма водорода составляет около 1.50 доллара, а 1 кг экологически чистого водорода — 5 долларов.
Что касается материалов, используемых в новых исследованиях, профессор Стилиану сказал: «Оксид рутения недешев, но его количество в нашем фотокатализаторе минимально. Для промышленного применения, если катализатор демонстрирует хорошую стабильность и воспроизводимость, стоимость этого небольшого количества оксида рутения становится менее важной».
