Группа исследователей под руководством Марка Т. Свихарта (Mark T. Swihart) из Университета штата Нью-Йорк в Буффало (США) разработала метод получения водорода из воды при помощи наночастиц кремния.
До недавнего времени самыми эффективными веществами для получения водорода из воды считались соединения алюминия. Хотя опыты по разложению воды на кислород и водород с помощью частиц кремния велись, эффективность этого материала была существенно ниже, чем у алюминия.
На сей раз учёные использовали в экспериментах частицы диаметром 10 нм, а не 100-нанометровые, как это делали другие группы. В итоге скорость реакции резко подросла, почти пропорционально росту поверхности частиц. И водород выделялся из воды при комнатной температуре, нормальном давлении и освещении со скоростью, в 150 раз большей, чем в случае частиц в 100 нм, и в 1 000 раз большей, нежели при использовании с той же целью обычного чистого кремния. Выход был в меру чистым, так что в ходе опытов от этого водорода удалось запитать небольшой топливный элемент.
Что важно, продукты реакции не токсичны — это безопасные кремниевые кислоты и кислород.
Разумеется, для получения даже из дешёвого кремния однородных наночастиц столь малых размеров требуются существенные энергозатраты. Так что новый наноматериал можно использовать для производства водорода и кислорода из воды лишь в ряде весьма специфичных обстоятельств. Например, когда вода в изобилии, а иных источников энергии нет вовсе. Ряд других применений напрашивается сам собой. Так, подводные лодки проекта 212А, использующие топливные элементы, имеют автономность около 30 суток, причём основным ограничением тут является не только запас дизтоплива, но и малые ёмкости для жидкого кислорода и гидридов металлов (из которых берётся водород). Очевидно, что если бы вместо баков на борту оказались кремниевые наночастицы (в куда меньшем объёме), автономность субмарины существенно выросла бы.
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nano Letters.
Подготовлено по материалам Университета штата Нью-Йорк в Буффало.