Потужна нова сонячна батарея виробляє як водневе паливо, так і електричну енергію

В області, яка, по суті, згинає воду, відповідає відновлюваній енергії, дослідники успішно використовували фотосинтез для розщеплення води для отримання водневого палива. Розщеплення H2O на своєму молекулярному рівні - це те, що вчені робили вже понад 200 років, і могли утримати спасаючий ключ до водневої економіки, вільної від викидів - якщо тільки її можна було б розширити.

На щастя, ми домоглися прогресу в зниженні витрат, і дослідники також наблизилися до оволодіння мистецтвом штучного фотосинтезу, але низька ефективність утримує процес від великих мрій, принаймні досі.

Це згідно з новим документом, опублікованим у понеділок в Матеріали природи Національною лабораторією Лоуренса Берклі, яка представляє просте, елегантне гібридне рішення, яке обходить нинішнє вузьке місце для фотоелектрохімічних елементів.

«Це безкоштовний обід», - розповідає провідний дослідник Гедеон Сегев Обернено.

Пов'язане відео

Фотоелектрохімічні осередки є науковим вигином води і світла

Фотоелектрохімічні осередки, як правило, складаються з різних матеріалів, які поглинають світло. Кожен шар поглинає різну довжину хвилі, створюючи електричні напруги, які досягають кульмінації, достатньої для того, щоб розділити воду на кисень і водневе паливо.

Це, природно, звучить як хороше використання сонячного світла. Але навіть коли кремнієві сонячні елементи працюють добре, виникають проблеми, коли інші матеріали в стеку не збігаються з його робочими характеристиками, дозволяючи відпрацьовувати енергію.

"Вам потрібні два матеріали, ідеально кремній і поверх того іншого матеріалу, який би поглинав більш енергійну частину матеріалу", - говорить Сегев. "Вузьке місце в системі є і завжди буде іншим матеріалом, тому дослідження в основному роблять інший матеріал кращим".

Як електрони представляють елегантне рішення

З такими великими дослідженнями, які зосереджувалися на цьому «іншому матеріалі», Сегєв і його команда вирішили зробити крок назад, дивлячись на те, як вони могли б зробити всю систему кращою. І вони зрозуміли, що існує цілий інший джерело енергії, який чекає, щоб його прослухати: електрони.

- У вас є цей напівпровідниковий матеріал і він поглинає світло. Світло можна розглядати як частинку. Тому, коли фотон поглинається, він видає свою енергію електрону, в його збудженому стані », - пояснює Сегев. «Можна сказати, що електрон має певний час, перш ніж він втрачає свою енергію, енергію, яку дали йому фотони.

Попередні дослідження просто дозволили клітинам нагрітися і дозволити енергії розсіюватися. Команда Сегева буквально дала енергію електрона виходу. Хоча більшість пристроїв для розщеплення води зазвичай мають дві сторони, одна для виробництва сонячних палив, а інша - для випуску струму, цей новий прототип має два виходи в задній частині, один для сонячної генерації палива і один для електричної енергії. Два види енергії, одна клітина.

Прототип, який упродовж року створив 19 роздратованих ітерацій, має значний потенціал ефективності використання сонячної енергії для водневого палива з його поточної норми - 6,8%. З ідеальними матеріалами група розрахувала потенційне збільшення до 20,2%, потроївши швидкість звичайних сонячних водневих клітин.

Раптово, сонячно-водневі заправні станції майбутнього не здаються безнадійними, хоча необхідні додаткові дослідження, перш ніж ми зможемо створити утопію з водневим живленням.

"Якщо це буде ефективно працювати і бути конкурентоспроможними за ціною, можливо, ми можемо почати говорити про комерційні або водневі заправні станції, які працюють від сонця", - каже Сегев. "Але я думаю, що на цьому етапі все це дуже передчасно, тому ми не знаходимося в точці, де можна говорити про те, що це технологія, яку люди побачать у своєму житті завтра вранці".

Але Segev, ми можемо мріяти.

Корекція: Попередня версія історії помилково надрукувала, що прототип досягав потрійної ефективності, тоді як це залишається розрахунком. Ця історія була доповнена додатковими коментарями автора.