Искусственный фотосинтез пытается повторить то, что отлично получается у всех растений — превращать солнечный свет в химические реакции, дающие чистую энергию. До сих пор ученым не удавалось добиться такой же высокой эффективности, но японские исследователи сделали важный шаг к созданию искусственных систем фотосинтеза. Они разработали новый тип гидрогеля, расщепляющего молекулы воды на водород и кислород при помощи солнца.

Команда исследователей из Токийского университета и Передового научно-технического института Японии изготовили гидрогель из тщательным образом структурированных полимерных сетей, сообщает Phys.org. Эти сети помогают управлять переносом электронов, важнейшим этапом процесса расщепления воды на водород и кислород.

В составе гидрогеля молекулы (комплексы рутения, наночастицы платины), действие которых направлено на воссоздание естественных процессов фотосинтеза. Сложнее всего, признаются ученые, было понять, как расположить эти молекулы, чтобы они беспрепятственно переносили электроны. Полимерные сети позволили предотвратить скопление функциональных молекул, распространенную проблему искусственного фотосинтеза.

«Уникальность в том, как мы организовали молекулы внутри гидрогеля. Создав структурированную среду, мы сделали процесс преобразования энергии намного эффективнее», — сказала Хагивара Рейна, первый автор статьи. В результате активность процесса расщепления воды и производительность значительно повысились, по сравнению с уже известными технологиями.

Несмотря на многообещающие результаты, исследователи подчеркивают, что работа еще предстоит большая. Следующим их шагом станет попытка масштабирования производства гидрогелей и обеспечения стабильности материала в долгосрочной перспективе. Для этого необходимо усовершенствовать технологию.

Специалисты из Германии разработали модульное фотокатолитическое решение, позволяющее автономно и эффективно вырабатывать водород. Модуль поддерживает простое масштабирование — со 100 м² модулей можно получить 30 кг водорода в год, что обеспечит среднему легковому автомобилю пробег 15-20 тыс. км.

https://hightech.plus/2024/11/07/novii-gidrogel-virabativaet-vodorod-i-kislorod-iz-vodi