Cientistas da Tomsk Polytechnic University em conjunto com equipes da University of Chemistry and Technology, Praga e a Universidade Jan Evangelista Purkyne em Ústí nad Labem desenvolveram um novo material 2-D para produzir hidrogênio, que é a base da energia alternativa. O material gera moléculas de hidrogênio de forma eficiente a partir de sal, e água poluída pela exposição à luz solar. Os resultados são publicados em Materiais e interfaces aplicados ACS .

“O hidrogênio é uma fonte alternativa de energia. Assim, o desenvolvimento de tecnologias de hidrogênio pode se tornar uma solução para o desafio global da energia. Contudo, há uma série de problemas a serem resolvidos. Em particular, os cientistas ainda estão procurando métodos eficientes e verdes para produzir hidrogênio. Um dos principais métodos é decompor a água pela exposição à luz solar. Há muita água em nosso planeta, mas apenas alguns métodos adequados para água salgada ou poluída. Além disso, poucos usam o espectro infravermelho, que é 43% de toda a luz solar, "Olga Guselnikova, um dos autores e pesquisador da Escola de Pesquisa de Química e Ciências Biomédicas Aplicadas da TPU, notas.

O material desenvolvido é uma estrutura de três camadas com espessura de 1 micrômetro. A camada inferior é uma fina película de ouro, o segundo é feito de platina de 10 nanômetros, e o terceiro é um filme de estruturas metal-orgânicas de compostos de cromo e moléculas orgânicas.

"Durante os experimentos, regamos o material e lacramos o recipiente para coletar amostras periódicas de gás para determinar a quantidade de hidrogênio. A luz infravermelha causou a excitação da ressonância do plasmon na superfície da amostra. Elétrons quentes gerados no filme de ouro foram transferidos para a camada de platina. Esses elétrons iniciaram a redução de prótons na interface com a camada orgânica. Se os elétrons atingirem os centros catalíticos das estruturas metal-orgânicas, os últimos também foram usados ​​para reduzir prótons e obter hidrogênio, "Guselnikova explica.

Experimentos demonstraram que 100 centímetros quadrados do material podem gerar 0,5 litro de hidrogênio em uma hora. É uma das taxas mais altas registradas para materiais 2-D.

"Nesse caso, a estrutura metal-orgânica também funcionava como um filtro. Ele filtrou as impurezas e passou água já purificada sem impurezas para a camada de metal. É muito importante, Porque, embora haja muita água na Terra, seu volume principal é água salgada ou poluída. Deste modo, devemos estar prontos para trabalhar com este tipo de água, "ela observa.

No futuro, os cientistas esperam melhorar o material para torná-lo eficiente para espectros infravermelho e visível.

“O material já demonstra certa absorção no espectro da luz visível, mas sua eficiência é ligeiramente menor do que no espectro infravermelho. Após a melhoria, será possível dizer que o material trabalha com 93% do volume espectral da luz solar, "Guselnikova acrescenta.