Учёные из Наньянского технологического университета в Сингапуре создали «искусственный лист» — фотоэлектрохимическое устройство, которое под солнечным светом одновременно вырабатывает водород из морской воды и очищает её от токсичного гидразина, не требуя внешнего источника энергии.
Основой устройства служит фотокатод из свинецсодержащего галогенидного перовскита, преобразующий свет в электрический ток. Его защитили от коррозии в морской воде титановой фольгой и эпоксидным композитом с частицами серебра и меди.
Анод оснастили катализатором на основе железа, кобальта и хрома, устойчивым к коррозии и подавляющим образование токсичных хлорсодержащих соединений — главную проблему обычного электролиза морской воды.
Вместо стандартной реакции с выделением кислорода на аноде здесь происходит разложение гидразина на водород и азот. Это требует меньше энергии и даёт дополнительный водород.
В тестах с искусственной и настоящей морской водой фотокатод показал плотность фототока 25 мА/см². При солнечном освещении, характерном для ясного дня, устройство стабильно работало более 72 часов, производя водород со скоростью 466 мкмоль/(см²·ч).
За 30 часов концентрация гидразина упала с 0,5 моль (около 1,6% по массе) до 0,5 части на миллиард — это в 20 раз ниже предельного уровня в 10 частей на миллиард, установленного Агентством по охране окружающей среды США.
В дальнейшем исследователи планируют разработать катализаторы для удаления других загрязнителей, превращая промышленные отходы в топливо и полезное сырьё.