Підвищення ефективності розщеплення води за допомогою гетероструктур з наностержнів MoS2 та GaN

Інноваційні наноструктури для ефективного розподілу води

Сьогодні ми поговоримо про приголомшливе відкриття, яке може перевернути уявлення про альтернативну енергетику. Дослідники з CSIR-National Physical Laboratory та IIT Madras створили наноструктури з MoS2, покриті GaN, на вольфрамовій фользі, щоб значно покращити фотоелектрохімічну ефективність розподілу води.

Основою цього відкриття стали нанороди з галію-нитриду, відомі своєю електронною мобільністю та стабільністю. Однак, навіть з цими властивостями, вони мають свої обмеження через великий енергетичний зазор, що обмежує здатність поглинати сонячну енергію. Як вирішення цієї проблеми, команда інтегрувала дисульфід молібдену – каталізатор, що значно підвищує ефективність цих матеріалів.

Результати вразять навіть скептиків: MoS2/GaN нанороди продемонстрували щільність фотоструму приблизно 172 мікроампер на квадратний сантиметр. Це більше ніж в 2,5 рази перевищує показники голих GaN нанородів. Таке поліпшення вказує на вирівнювання смуг типу II, яке підвищує розділення зарядів, зменшує опір переносу та збільшує кількість активних сайтів для реакцій.

Технології, що стоять за інноваціями

Ці гетероструктури були розроблені за допомогою хімічного парового осадження при атмосферному тиску та лазерної молекулярної пучкової епітаксії. Аналіз матеріалів за допомогою спектроскопії Рамана, рентгенівської дифракції та рентгенівської фотонної спектроскопії підтвердив наявність гексагональних фаз і допоміг картографувати електронні стани.

Важливо відзначити, що ці результати є значним кроком у розвитку технології виробництва водню на основі сонячної енергії. Інтеграція MoS2 з GaN нанородами відкриває нові шляхи для створення ефективних водневих технологій.

Нові горизонти розвитку

Проект отримав підтримку від CSIR-FIRST та SAMMARTH, що підтверджує його важливість і потенціал для світової спільноти. У найближчому майбутньому дослідники зосереджуватимуть свої зусилля на масштабуванні цього підходу, щоб зробити його придатним для промислового застосування.

Урядовці та інвестори мають звернути увагу на ці досягнення, адже це може стати основою для нових розробок у сфері відновлювальної енергетики, особливо у виробництві водню – чистого та екологічно безпечного пального, що може замінити викопні джерела енергії.