Инициатива Satoyama Mace Initiative объявила о научном прорыве, который объединяет передовые инновации в области чистой энергетики с устойчивым управлением и справедливыми системами углеродных кредитов. Результаты исследования, опубликованные в журнале ACS Sustainable Resource Management, представляют новый фотоэлектрод на основе гетероструктуры хлорофилла и модифицированного оксида меди (Cu₂O). Эта разработка значительно повышает эффективность фотоэлектрохимического (PEC) расщепления воды для получения возобновляемого водорода.
Исследование показывает, что новые электроды демонстрируют превосходное поглощение света, особенно в диапазоне 600–700 нм. Это позволяет достичь плотности фототока 3,26 мА/см² и значительно увеличить эффективность преобразования энергии фотонов в ток (ABPE) – с 0,82% до 1,37%. По сравнению с немодифицированным оксидом меди, электрод с хлорофиллом показал семикратное улучшение стабильности: снижение фототока после длительной работы составило всего 7,9% против 34,8% у исходной версии.
Модификация также увеличила время жизни носителей заряда с 0,9 до 1,1 мс, что подтверждает улучшенное разделение зарядов и снижение их рекомбинации. Расчеты плотности состояний (DOS) выявили прочные связи между магнием (из хлорофилла) и кислородом (из оксида меди), обеспечивая надежное формирование гетероперехода. «Этот биоинспирированный дизайн электрода не только ускоряет производство водорода за счет солнечной энергии, но и предотвращает быструю деградацию материала, делая его одновременно эффективным и долговечным», – пояснила исследовательская группа Satoyama Mace Initiative.
Прорыв не ограничивается лабораторными достижениями. Satoyama Mace Initiative встраивает эту технологию в деятельность своего Центра регионального возрождения на основе углеродных кредитов SEPLS, который продвигает социально-экологические производственные ландшафты и морские пейзажи (SEPLS) в качестве природоориентированных решений для борьбы с изменением климата. В основе этой интеграции лежит одноименная транснациональная платформа, одобренная Институтом передовых исследований в области устойчивого развития при Университете ООН (UNU-IAS/IPSI) в 2024 году. Платформа поддерживает реализацию Конвенции о биологическом разнообразии, связывая науку, действия сообществ и углеродные рынки.
Инициатива разработала комплексную стратегию, объединяющую технологию PEC и углеродные кредиты SEPLS через пять направлений деятельности. План включает совместную разработку и обмен знаниями, создание институциональных механизмов для интеграции подходов SEPLS в климатическую и аграрную политику, признание территорий коренных народов, масштабирование проектов по восстановлению экосистем и развитие устойчивых, справедливых рынков. Такой подход обеспечивает не только смягчение последствий изменения климата, но и создает дополнительные преимущества для коренных и местных сообществ.
Это двойное достижение – научное и институциональное – представляет собой новую модель интеграции науки и политики. Объединяя передовые фотоэлектроды с системой управления на базе SEPLS, инициатива предлагает целостное решение насущных глобальных проблем: возобновляемая энергетика, утрата биоразнообразия и социальная справедливость. «Научные прорывы должны идти рука об руку с устойчивым развитием и справедливостью, – заявили в инициативе. – Наш электрод на основе хлорофилла и Cu₂O – это больше, чем просто устройство для получения чистой энергии. Он символизирует, как природа и технологии могут совместно создавать глобальные решения».
