Разлагая воду

Водород — топливо той безуглеродной экономики, которая стала целью человеческой цивилизации после подписания Парижских климатических соглашений в конце 2015 года. Однако сейчас его получают электролизом воды, а электричество для этого добывают, сжигая все то же ископаемое топливо. Разрешить эту неувязочку мечтают фотохимики: они планируют использовать каталитический фотолиз воды, то есть разложение ее солнечным светом. Пока что эффективность процесса невелика, да и катализаторы дорогие — на основе платиноидов.

Физики из Висконсинского университета в Мэдисоне решили применить для решения этой задачи самые передовые теоретические знания и рассчитали катализатор методами квантовой механики. Расчет показал, что с задачей может справиться сульфид кобальта, но не простой: часть серы в нем должна быть заменена фосфором, который при освещении даст больше электронов.

Синтезировав рассчитанное соединение в виде нанопроволочек и прочих наночастиц, исследователи провели контрольные опыты и получили высокую эффективность преобразования солнечных фотонов в водород — 4,7%. Это на данный момент рекорд для фоторазложения воды с применением распространенных веществ.

«Nature Materials», 2015, 14, 1245; doi: 10.1038/NMAT4410