Солнечный свет генерирует водород через пористый кремний

Группа инженеров-механиков из Университета Пенсильвании придумала способ получения водорода из воды. Это можно сделать путем производства пористого кремния с помощью солнечной энергии. Команда считает, что этот метод также применим для биосенсоров, оптической электроники и батарей.

Процесс изготовления пористого кремния включает в себя вычитание, как в скульптуре, когда вы удаляете все ненужные части, чтобы осталось то, что нужно.

По словам Ванга, кремний имеет огромное значение благодаря своему свойству полупроводимости. Создание пористого кремния связано с травлением, в процессе которого теряется много материала. Ванг и его команда используют метод наращивания материала вместо его удаления, применяя химический метод.

Для начала они используют один из самых дешевых источников кремния - тетрахлорид кремния. После извлечения для обработки материала используется сплав натрия и калия. Ванг также заявил, что связи между хлором и кремнием в тетрахлориде кремния очень прочные, поэтому необходим такой же прочный восстановитель. Таким образом, сплав натрия с калием подходит для этой цели.

Хлор будет связан с калием, кремнием, хлоридом натрия, хлоридом калия и натрием, когда эти связи в конце концов разорвутся. Эта связь прочна, и в результате получается материал, состоящий из кристаллов соли, которые находятся в кремнии. Затем его обрабатывают нагреванием и, чтобы удалить соль, промывают водой. В материале остаются поры размером от пяти до пятнадцати нанометров.

Вся процедура должна проводиться в помещении, где нет кислорода в воздухе. Исследователи проводили эту процедуру в атмосфере, наполненной аргоном. Это связано с тем, что сплав натрия и калия очень реактивен.

Ванг считает, что процесс можно масштабировать до уровня производства, поскольку в промышленных масштабах существуют процессы, в которых используется сплав натрия и калия, поэтому они могут использовать его для получения нового вида кремния.

Благодаря многочисленным порам на частицах кремния, площадь поверхности велика и может быть использована в качестве катализатора, когда солнце светит на воду и пористый кремний. Именно солнечная энергия возбуждает электрон, который сокращает воду и генерирует водород в газообразной форме.