Химиками Рочестерского университета (США) предложен усовершенствованный метод получения водорода в результате фотохимической реакции, протекающей по типу разветвлённой цепной. В качестве светопоглощающего вещества в нём используются квантовые точки селенида кадмия.

Объёмы производства водорода постоянно наращиваются и составляют десятки миллионов тонн в год. Появление водородных топливных элементов усилило потребность в этом простейшем газе ещё больше, однако современные методы его получения остаются недостаточно эффективными.

Классические водородные системы страдают из-за быстрого процесса разрушения молекул, поглощающих свет. В качестве катализатора традиционно используется платина, что сильно повышает себестоимость такого способа.

В отличие от предложенных ранее подобных схем, новый метод отличается исключительной надёжностью: реагенты долго не требуют замены, а синтез водорода продолжается даже спустя две недели после прекращения воздействия света.

Нанокристаллы селенида кадмия поглощают свет и передают электроны на никелевый катализатор, где происходит синтез водорода (фото: Ted Pawlicki, University of Rochester)

В качестве хромофора используются нанокристаллы селенида кадмия. Они покрыты дигидролипоевой кислотой (DHLA) для лучшего распределения в объёме реакционной смеси.

Реклама на Компьютерре

Светопоглощающее вещество помещено в водный раствор аскорбиновой кислоты с pH 4,5, служащий донатором протонов.

При попадании света электроны хромофора возбуждаются и мигрируют к никелевому катализатору, также покрытому DHLA.

Происходит рекомбинация протонов и электронов с образованием сначала атомарного, а затем и молекулярного водорода.

Система не используют драгоценных металлов и способна работать как минимум 360 часов после облучения светом с длиной волны 520 нм. В новом методе срок службы хромофора и катализатора увеличен в 60 раз.

На данном этапе сравнивать себестоимость методов не вполне корректно, однако только за счёт замены традиционного платинового катализатора никелевым и увеличения срока эксплуатации хромофора она уменьшится в десятки, если не в сотни раз.