Ученые из России и Белоруссии обнаружили 67 новых соединений с участием галогенов

Отмечается, что галогениды можно использовать для получения водорода. Москва, 15 мар - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Уфимского университета науки и технологий и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники обнаружили 67 новых соединений с участием галогенов, которые можно использовать для расщепления воды на водород и кислород под действием солнечного света.

Результаты исследования опубликованы в журнале 2D Materials.

Что такое галогениды?

Галогениды представляют собой соединения галогенов с другими атомами, например металлами.
К галогенам относятся фтор, хлор, бром и йод.
Данный класс веществ давно известен исследователям по всему миру.

Подклассом этих соединений являются двумерные галогениды.
Однако их двумерные формы, т.е. соединения толщиной всего в один атом, до сих пор не были широко исследованы.
Двумерные структуры благодаря своим размерам и большой площади поверхности обладают такими свойствами:

• высокую механическую прочность;
• уникальные оптоэлектронные характеристики.

Благодаря их характеристикам открываются новые перспективы использования давно известного класса материалов во многих областях, включая электронику и энергетику.
Например, из них изготавливают транзисторы и солнечные элементы.

Цель проекта

Специалисты из Уфимского университета науки и технологий и Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники создали базу соединений двумерных галогенидов.
Ученые использовали квантово-механическое моделирование, которое помогла охарактеризовать взаимодействия между атомами в каждом веществе и определить физические свойства соединений.
Собранная база была размещена в открытом доступе.
Теперь с ней могут работать ученые из разных стран и искусственный интеллект, который сможет по искомым физическим свойствам подобрать необходимую структуру материала.

После чего ученные выяснили, что некоторые соединения двумерных галогенидов способны расщеплять воду на кислород и водород под воздействием солнечного света.
Соединения цинка, хлора и йода, цинка, брома и йода, смогли превращать солнечную энергию в водород с эффективностью в 22%:

• 100 Вт солнечной энергии будет достаточно для получения H₂ энергетической емкостью 22 Вт;
• такой показатель находится в диапазоне эффективности большинства электролизных установок, который составляет от 10% до 30%.

На данный момент самая высокая эффективность преобразования солнечной энергии в водородную составляет порядка 30%.
Однако на практике используются материалы с эффективностью порядка 10%, т.к. их производство уже опробовано.
Данный показатель делает производство водорода экономически выгодным.
Любопытно, что если создать элементы солнечных батарей из соединений цинка, хлора и йода или цинка, брома и йода, они уменьшат стоимость производства водорода примерно в 3 раза по сравнению с используемыми сейчас технологиями.

Тезисы Российского научного фонда одного из авторов исследования, кандидата физико-математических наук А. Кистанова:

• в дальнейшем мы планируем оценить возможность использования этих галогенидов в других прикладных областях;
• например, из них возможно создать эффективные рабочие слои для тандемных солнечных элементов;
• за счет высокой светочувствительности соединений такие слои будут предотвращать утечку заряда, т.е. повысят эффективность преобразования солнечной энергии в электроэнергию.

Ранее ученые ФИЦ Институт катализа СО РАН разработали способ получения водорода из муравьиной кислоты с помощью модифицированных азотом углеродных наноматериалов.
Новый способ позволит:

• рекордно повысить скорость реакции в 5 раз;
• добиться практически полной селективности по водороду - 99.4%.