Группа ученых из Колумбийского университета продемонстрировала созданный ими работоспособный прототип фотохимического элемента, который способен расщеплять морскую воду на водород и кислород под воздействием энергии лучей солнечного света. Более крупные варианты таких элементов смогут стать в будущем основой больших станций, плавающих в открытом море и вырабатывающих экологически чистое водородное топливо без каких-либо дополнительных затрат.
В конструкции новой фотохимической ячейки ученым удалось решить сразу несколько проблем, которыми «страдают» обычные технологии электрохимического и фотохимического расщепления воды. Во-первых, в новой ячейке отсутствует дорогостоящая ионообменная мембрана, во-вторых, новая ячейка способна расщеплять неочищенную морскую воду, содержащую множество примесей, и, в-третьих, в конструкции новой ячейки отсутствуют насосы, обеспечивающие движение потока жидкости, которые усложняют конструкции обычных ячеек, не содержащих ионообменных мембран.
Все эти проблемы были решены за счет использования «асимметричных» электродов из титановой сетки. Асимметрия электродов заключается в том, что только одна их сторона покрыта слоем катализатора на основе платины. «Эти электроды подобны сетке, вставляемой в окна» — пишут исследователи, — «Она, эта сетка, не пропускает пыль, не препятствуя, при этом, движению воздуха».
Когда на такой электрод подается отрицательный электрический потенциал, на покрытой катализатором стороне начинают образовываться пузыри водорода. В это же время на втором электроде, который находится под положительным потенциалом, образуются пузыри кислорода. В экспериментальной ячейке эти два электрода помещены в диагонально противоположные углы, что позволяет направлять вырабатываемый водород в отдельную емкость, а кислород — выпускать в атмосферу.
Экспериментальная ячейка может производить водород, чистота которого составляет 99 процентов. Однако, данный метод страдает одним серьезным недостатком, платиновый катализатор, помимо водорода, вырабатывает небольшое количество хлора в виде газа из ионов солей-хлоридов, которые в большом количестве растворены в морской воде. Эта проблема, как и проблема высокой стоимости платинового катализатора, будет решена в скором времени за счет использования какого-нибудь из новых видов катализаторов. Параллельно с этим колумбийские ученые разработают модульную конструкцию фотохимической ячейки, которая станет основой крупномасштабных плавающих водородных станций.
