Предсказаны новые галогениды для солнечной и водородной энергетики

Ученые из Уфимского университета науки и технологий (Уфа) и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники (Минск) создали базу соединений двумерных галогенидов. Для этого авторы использовали квантово-механическое моделирование, которое позволило охарактеризовать взаимодействия между атомами в каждом веществе и определить физические свойства соединений. Полученную базу исследователи разместили в открытом доступе, поэтому воспользоваться ею может любой желающий. Кроме того, авторы предполагают, что в будущем с этой базой будет работать искусственный интеллект, который сможет по требуемым человеку физическим свойствам проектировать соответствующую структуру материала.

Затем ученые использовали созданную ими базу галогенидов, чтобы продемонстрировать потенциальную применимость обнаруженных материалов. Авторы выяснили, что некоторые соединения способны под действием света расщеплять воду на водород и кислород, то есть пригодны для применения в качестве материалов для солнечной и водородной энергетики. Соединения цинка, хлора и йода, а также цинка, брома и йода показали эффективность превращения солнечной энергии в энергию связей молекулы водорода, равную 22%. Это означает, что теоретически материалы на основе таких веществ способны из 100 Ватт солнечной энергии получать 22 Ватта водородной энергии.

На сегодняшний день самая высокая эффективность преобразования солнечной энергии в водородную составляет порядка 30%, однако на практике используются материалы с эффективностью порядка 10%, так как их производство достаточно отработано. Именно такой показатель делает производство водорода экономически выгодным. Таким образом, если создать элементы солнечных батарей из соединений цинка, хлора и йода или цинка, брома и йода, они позволят удешевить производство водорода примерно в три раза по сравнению с используемыми сейчас технологиями.