Обзор методов фотокаталитического расщепления воды для устойчивого производства водорода

В статье рассматривается фотокаталитическое производство водорода как экологически чистое энергетическое решение для противодействия вызовам изменения климата и обеспечения экологической устойчивости. Обсуждаются преимущества и недостатки различных методов производства водорода, при этом особое внимание уделяется фотокаталитическому производству водорода. При оценке выбранных методов производства и типов фотокатализаторов учитываются социальные, экологические и экономические аспекты. В первой части статьи представлены и сравнительно оценены различные варианты производства водорода. Затем более подробно рассматриваются варианты производства водорода на основе солнечной энергии и проводится сравнительная оценка их эффективности. Далее представлены варианты фотокаталитического производства водорода, рассмотрены механизмы и принципы фотокатализа, а также основные группы фотокатализаторов, а именно оксид титана, сульфид кадмия, оксид/сульфид цинка и другие фотокатализаторы на основе оксидов металлов. После обсуждения вопросов рециркуляции фотокатализаторов проводится сравнительная оценка эффективности на основе показателей производства водорода, рассчитанных как на единицу массы, так и на единицу площади поверхности фотокатализатора, ширины запрещённой зоны и квантового выхода. Результаты показывают, что среди отдельных фотокатализаторов Au–CdS в среднем демонстрирует наилучшие характеристики при учёте ширины запрещённой зоны, квантового выхода и скоростей производства водорода. С этой точки зрения TiO2–ZnO демонстрирует наихудшие характеристики. Среди групп фотокатализаторов сульфиды кадмия имеют наилучшие средние показатели, тогда как другие оксиды металлов в среднем занимают последние места. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.