Ученые Китая и США в несколько раз увеличили скорость искусственного фотосинтеза для получения чистой энергии

Группа ученых из США и Китая синтезировала новый двухатомный катализатор для искусственного фотосинтеза. Соответствующая работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences, пишет Science Daily.

Ученые на протяжении многих лет предпринимают попытки воспроизвести фотосинтез — преобразование солнечного света в энергию химических связей. При фототосинтезе под воздействием излучения видимого спектра вода раскладывается на водород и кислород. Полученный при этом водород может быть использован в водородных двигателях для генерирования энергии.

В рамках исследования ученые разработали катализатор из иридия, принципиальное отличие которого от более ранних работ было в том, что активные центры катализа представляют собой не одиночные атомы, а парные. Катализатор продемонстрировал стабильность и высокую активность в процессе окисления воды.

В отличие от одноатомных катализаторов, двухатомный показал значительно большую скорость: полный цикл каталитической реакции на нем происходил в 2,6 раза быстрее, чем в катализаторе на отдельных атомах, и в пять раз быстрее, чем в катализаторе из наночастиц.

Помимо скорости, двухатомный катализатор оказался и более химически устойчивым и долговечным: его эффективность не утратилась спустя 10 часов работы. Недолговечность является одной из основных проблем одноатомных катализаторов, на которых сосредоточено большинство проводящихся сейчас исследований.

Новый двухатомный катализатор, как считают ученые, может благодаря своей четко определенной структуре и стабильности стать основой для будущих исследований в области искусственного фотосинтеза.

• Искусственный фотосинтез в будущем может рассматриваться как способ получения энергии, способный заменить ископаемые источники, такие как нефть и газ. На данный момент основной проблемой искусственного фотосинтеза является его крайне низкий КПД, что пока делает полученную таким образом энергию крайне дорогой.
• Искусственный фотосинтез также может непосредственно использоваться для “помощи” растениям в осуществлении собственного естественного фотосинтеза, необходимого для их роста. Применение технологии таким образом может значительно увеличить эффективность использования посевных территорий, что в свою очередь приведет к удешевлению еды и поможет побороть нехватку питания в развивающихся странах.