Покращене сонячне розщеплення води за допомогою гетероструктур нанодротів MoS2 GaN

Інноваційне розщеплення води за допомогою нанотехнологій: новий крок у виробництві водневої енергії

Дослідницька команда з CSIR-National Physical Laboratory та IIT Madras зробили важливий крок уперед у галузі альтернативної енергетики, створивши нанороди MoS2, покриті GaN, на основі вольфрамової фольги. Цей прорив дозволив значно поліпшити фотоефективність електрохімічного розщеплення води.

Галійні нанороди GaN, відомі своєю високою електронною рухливістю і стабільністю, часто стикаються з проблемою обмеженого поглинання сонячного випромінювання через їх широкий зазор. У спробі вирішити цю проблему, дослідники запровадили молібденовий дисульфід (MoS2), який діє як каталізатор.

Результати не змусили себе чекати. Нановироби MoS2/GaN досягли фотоструму з щільністю близько 172 мікроамперів на квадратний сантиметр. Це в 2.5 рази більше, ніж у попередніх зразків без покриття. Це зростання пояснюється типом II вирівнювання зон, яке покращує розділення зарядів, знижує опір переносу зарядів і збільшує кількість активних сайтів.

Інноваційні гетероструктури були створені за допомогою хімічного осадження при атмосферному тиску та лазерної молекулярної променевої епітаксії. Ретельний матеріальний аналіз, зокрема раманівська спектроскопія, рентгенівська дифракція та рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, підтвердив гексагональні фази та проаналізував електронні стани.

Цей прорив у дослідженнях дозволяє вважати інтеграцію MoS2 з GaN нанородами потужним інструментом для розвитку технологій виробництва водневої енергії з використанням сонячної енергії. Проект отримав підтримку від таких організацій, як CSIR-FIRST та SAMMARTH. У планах на майбутнє – масштабування цієї технології для промислового впровадження, що може значно вплинути на енергетичний сектор.

За допомогою таких інноваційних рішень ми поступово наближаємося до екологічно чистого майбутнього, де воднева енергія стане надійною альтернативою традиційним джерелам.