Революционное устройство на солнечных батареях превращает загрязненную воду в чистое водородное топливо и очищенную воду

Группа исследователей из Кембриджского университета разработала революционное плавучее устройство, которое использует солнечную энергию для преобразования загрязненной воды или морской воды в чистое водородное топливо и очищенную воду. Это устройство станет революционным для районов с ограниченными ресурсами или отсутствием доступа к электросети, поскольку оно может работать с любым открытым источником воды, не завися от внешних источников энергии.

Вдохновляясь фотосинтезом - процессом, с помощью которого растения превращают солнечный свет в пищу, - это новое устройство выходит за рамки предыдущих версий "искусственного листа", работая от загрязненных или морских источников воды и одновременно производя чистую питьевую воду.

Создание устройства, сочетающего в себе производство солнечного топлива и очистку воды, - непростая задача. Доктор Чанон Порнрунгродж, соавтор статьи и сотрудник химического факультета Кембриджа Юсуф Хамид, объясняет: "Для расщепления воды с помощью солнечной энергии необходима чистая вода, чтобы избежать отравления катализатора или нежелательных побочных реакций".

В отдаленных или развивающихся регионах, где чистая вода в дефиците, а инфраструктура водоочистки отсутствует, расщепление воды становится чрезвычайно сложной задачей. Соавтор работы Ариффин Мохамад Аннуар добавляет: "Устройство, способное работать с загрязненной водой, может решить сразу две проблемы: оно может расщеплять воду для производства чистого топлива и обеспечивать чистой питьевой водой".

Порнрунгрой и Мохамад Аннуар, члены исследовательской группы профессора Эрвина Рейснера, разработали устройство, которое позволяет добиться именно этого. Они нанесли фотокатализатор на наноструктурированную углеродную сетку, которая поглощает свет и тепло, генерируя водяной пар для производства водорода. Пористая углеродная сетка, обработанная для отталкивания воды, позволяет фотокатализатору плавать, удерживая его вдали от загрязненной воды внизу.

Кроме того, устройство максимально эффективно использует солнечную энергию. Мохамад Аннуар объясняет: "В процессе получения солнечного топлива с помощью света используется лишь небольшая часть солнечного спектра. Большая часть спектра остается неиспользованной". Чтобы решить эту проблему, команда добавила белый слой, поглощающий ультрафиолет, на верхнюю часть плавающего устройства для производства водорода путем расщепления воды. Оставшийся свет передается на дно устройства, испаряя воду.

Включив процесс транспирации, исследователи успешно воспроизвели функциональность настоящего листа. "Мы действительно имитируем настоящий лист, поскольку теперь нам удалось включить в него процесс транспирации", - говорит Порнрунгродж.

Это инновационное устройство способно произвести революцию в области доступа к чистой воде и топливу в отдаленных или развивающихся регионах. Используя солнечную энергию и работая с загрязненными источниками воды, оно решает сразу две важнейшие задачи. Оно обеспечивает чистую питьевую воду и одновременно производит чистое водородное топливо, предлагая устойчивое и экологичное решение.