Розщепити воду на водень і кисень
Водень як джерело енергії приваблює своєю екологічною безпекою. Адже при його спалюванні утворюються тільки водяну пару. На Землі, запаси водню в зв'язаному стані у вигляді води невичерпні. Добути водень із води можна за допомогою добре відомого хімічного ефекту, званого електроліз. Електричний струм розкладає воду на водень і кисень. Однак щоб отримувати водень таким способом в промислових масштабах, необхідно затратити величезну кількість електроенергії. А як можна в промислових масштабах розщеплювати воду на водень і кисень без використання електричного струму?
Згадаймо про добре відомому біологічному ефекті біосинтезу, коли рослини, "без нічого", використовуючи безкоштовні ресурси (сонячне світло, воду і вуглекислий газ) виділяють в навколишнє середовище кисень. Причому, цей кисень виходить в результаті розщеплення води. Може, можна підшукати відповідний біологічний ефект, що дозволяє розщеплювати воду на водень і кисень, використовуючи в якості джерела енергії сонячне світло?
Виявляється, що для розщеплення молекул води на водень і кисень можна використовувати фотоелектрохімічного ефект. Фотоелектрохімічного осередок включає в себе занурений у воду електрод, створений на основі наночастинок природного матеріалу гематиту (різновид оксиду заліза), покритих "мережею" з зеленого білкового пігменту фикоцианина, що міститься в синьо-зелених водораслей (рис.1).
Рис.1. Фрагмент фотоелектрохімічного електрода під електронним мікроскопом. Червоний фон - наночастинки гематиту, зелені нитки - фикоцианин.
При опроміненні зануреного в воду поверхні цього електрода сонячним світлом, електрод виробляє електричний струм, а електричний струм розкладає молекули води на водень і кисень. Отриманий білковий комплекс на поверхні пластини виявився досить стійким і не руйнувався при контакті з оксидом заліза в лужному середовищі, на яскравому світлі.
Ця розробка представляє безперечний інтерес в якості можливого способу виробництва водневого палива. Залишилося з'ясувати, як налагодити масове виробництво цих електродів і як вони будуть працювати в реальних умовах експлуатації.