Новости химической науки > Два в одном – чистим воду и генерируем энергию

Исследователи из Китая разработали систему, которая может вырабатывать электричество, разлагая органические вещества, одновременно с этим очищая от органических соединений сточные воды.

Янбяо Лю (Yanbiao Liu) с коллегами разработал фотокаталитическую топливную ячейку, электродами в которой являются анод, представляющий собой систему из титаноксидных (TiO₂) нанотрубок и катод из платины. Используя энергию солнечного света, ячейка разрушает содержащиеся в сточных водах органические соединения, образующиеся при их разрушении электроны переходят к катоду, таким образом химическая энергия конвертируется в электрическую.

Лю отмечает, что органические соединения в сточных водах могут являться важным источником энергии – полная переработка всей органики, теряющейся со сточными водами, ежегодно могла бы обеспечить до трети от общемирового ежегодного потребления энергии. Таким образом, поиск не наносящих ущерба окружающей среде способов извлечения энергии из отходов, приводящих продуктов, не представляющей опасности, весьма актуален.

Исследователи использовали разработанную ими топливную ячейку для очистки моделирующих сточные воды растворов от ароматических соединений, азокрасителей, фармацевтических соединений и средств личной гигиены. Все эти соединения разрушались в топливных ячейках, при этом происходило выделение энергии.

Рисунок из Chem. Commun., 2011, DOI: 10.1039/c1cc13388h

Модификация электродов полупроводниками, например, сульфидом кадмия, позволяет системе использовать для разложения органических соединений свет видимой области спектра вместо ультрафиолета. По словам Лю, это означает, что новая система может использоваться для очистки сточных вод «под открытым небом», вне специально приспособленных камер с ультрафиолетовым излучением.

Прашант Камат (Prashant Kamat), специалист по топливным ячейкам и природовосстановлению, отмечает, что Лю с соавторами заставил играть новым светом хорошо известные концепции фотогальванических и топливных элементов. Камат подчеркивает, что для успешного совмещения процессов конверсии энергии Солнца и защиты окружающей среды необходимо правильно подобрать полупроводниковый катализатор фоторазложения органических соединений. Он добавляет, что к использованию поглощающего свет в видимой области сульфида кадмия нужно подходить осторожно – этот катализатор может подвергаться анодной коррозии, особенно при низком содержании органических примесей.

Источник: Chem. Commun., 2011, DOI: 10.1039/c1cc13388h

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #новые материалы, #физическая химия, #электрохимия