Результаты исследования опубликованы в журнале 2D Materials.
Что такое галогениды?
Галогениды представляют собой соединения галогенов с другими атомами, например металлами.К галогенам относятся фтор, хлор, бром и йод.
Данный класс веществ давно известен исследователям по всему миру.
Подклассом этих соединений являются двумерные галогениды.
Однако их двумерные формы, т.е. соединения толщиной всего в один атом, до сих пор не были широко исследованы.
Двумерные структуры благодаря своим размерам и большой площади поверхности обладают такими свойствами:
- высокую механическую прочность;
- уникальные оптоэлектронные характеристики.
Например, из них изготавливают транзисторы и солнечные элементы.
Цель проекта
Специалисты из Уфимского университета науки и технологий и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники создали базу соединений двумерных галогенидов.Ученые использовали квантово-механическое моделирование, которое помогла охарактеризовать взаимодействия между атомами в каждом веществе и определить физические свойства соединений.
Собранная база была размещена в открытом доступе.
Теперь с ней могут работать ученые из разных стран и искусственный интеллект, который сможет по искомым физическим свойствам подобрать необходимую структуру материала.
После чего ученные выяснили, что некоторые соединения двумерных галогенидов способны расщеплять воду на кислород и водород под воздействием солнечного света.
Соединения цинка, хлора и йода, цинка, брома и йода, смогли превращать солнечную энергию в водород с эффективностью в 22%:
- 100 Вт солнечной энергии будет достаточно для получения H2 энергетической емкостью 22 Вт;
- такой показатель находится в диапазоне эффективности большинства электролизных установок, который составляет от 10% до 30%.
Однако на практике используются материалы с эффективностью порядка 10%, т.к. их производство уже опробовано.
Данный показатель делает производство водорода экономически выгодным.
Любопытно, что если создать элементы солнечных батарей из соединений цинка, хлора и йода или цинка, брома и йода, они уменьшат стоимость производства водорода примерно в 3 раза по сравнению с используемыми сейчас технологиями.
Тезисы Российского научного фонда одного из авторов исследования, кандидата физико-математических наук А. Кистанова:
- в дальнейшем мы планируем оценить возможность использования этих галогенидов в других прикладных областях;
- например, из них возможно создать эффективные рабочие слои для тандемных солнечных элементов;
- за счет высокой светочувствительности соединений такие слои будут предотвращать утечку заряда, т.е. повысят эффективность преобразования солнечной энергии в электроэнергию.
Новый способ позволит:
- рекордно повысить скорость реакции в 5 раз;
- добиться практически полной селективности по водороду - 99.4%.
Автор: П. Паршинова
