Silná nová solárna bunka produkuje vodíkové palivo aj elektrickú energiu

V oblasti, ktorá je v podstate ohýbaním vodou spĺňa obnoviteľné zdroje energie, výskumníci úspešne využili fotosyntézu na rozdelenie vody na výrobu vodíkových palív. Rozdelenie H2O na svojej molekulárnej úrovni je niečo, čo vedci robia viac ako 200 rokov a mohli by držať dráždivý kľúč pre vodíkovú ekonomiku bez emisií - ak by sa to dalo zväčšiť.

Našťastie sme urobili pokrok v znižovaní nákladov a výskumníci sa tiež dostali k zvládnutiu umenia umelej fotosyntézy, ale nízka efektívnosť udržiava proces od snívania veľkého, aspoň doteraz.

To je podľa nového dokumentu vydaného v pondelok v roku 2008. T Prírodné materiály Lawrence Berkeley National Laboratory, ktorá predstavuje jednoduché, elegantné hybridné riešenie, ktoré obchádza súčasné úzke miesto pre fotoelektrochemické bunky.

"Je to voľný obed," hovorí vedúci výskumník Gideon Segev obrátený.

Súvisiace video

Fotoelektrochemické bunky sú ohýbanie vody a svetla

Fotoelektrochemické bunky sú zvyčajne zväzkom rôznych materiálov, ktoré absorbujú svetlo. Každá vrstva absorbuje inú vlnovú dĺžku a vytvára elektrické napätie, ktoré vrcholí napätím dostatočne silným na rozdelenie vody na kyslík a vodíkové palivo.

To prirodzene znie ako dobré využitie slnečného svetla. Ale aj keď silikónové solárne články fungujú dobre, problémy vznikajú vtedy, keď iné materiály v komíne nedokážu zodpovedať jeho výkonu, čím sa energia dostane do odpadu.

„Potrebujete dva materiály, v ideálnom prípade kremík a na vrchole toho iného materiálu, ktorý by absorboval energickejšiu časť materiálu,“ hovorí Segev. "Úzke miesto v systéme je a bude vždy ďalším materiálom, takže výskum je väčšinou v tom, aby bol ďalší materiál lepší."

Ako elektróny predstavujú elegantné riešenie

So toľkým výskumom, ktorý sa zameriava na tento „iný materiál“, sa Segev a jeho tím rozhodli urobiť krok späť a pozrieť sa, ako by mohli celý systém zlepšiť. A oni si uvedomili, že je tu celý iný zdroj energie, ktorý čaká na ťuknutie: elektróny.

„Máte tento polovodičový materiál a absorbuje svetlo. Svetlo môže byť považované za časticu. Takže keď sa fotón vstrebáva, dáva svoju energiu elektrónu v jeho vzrušenom stave, “vysvetľuje Segev. „Môžete povedať, že elektrón má určitý čas predtým, než stratí svoju energiu, energiu, ktorú mu fotóny poskytli.

Predchádzajúci výskum jednoducho umožnil, aby sa bunky zahriali a energia sa rozptýlila. Segevov tím doslova dal elektrine energiu do zásuvky. Zatiaľ čo väčšina zariadení na delenie vody má zvyčajne dve strany, jednu na výrobu solárnych palív a druhú na uvoľnenie prúdu, tento nový prototyp má dve zásuvky v zadnej časti, jednu pre výrobu solárneho paliva a jeden pre elektrickú energiu. Dva druhy energie, jedna bunka.

Prototyp, ktorý v priebehu roka vytvoril 19 rozzúrených iterácií, má dramatický potenciál efektivity slnečnej energie k vodíkovým palivám zo svojej súčasnej miery 6,8 percenta. S ideálnymi materiálmi skupina vypočítala potenciálny nárast na 20,2 percenta, čím sa strojnásobila rýchlosť konvenčných solárnych vodíkových článkov.

Náhle sa nezdá, že by solárne a vodíkové čerpacie stanice v budúcnosti boli beznádejné, aj keď je potrebný ďalší výskum, aby sme mohli vytvoriť vodíkom utopiu.

„Ak by to fungovalo efektívne a bolo by to cenovo konkurencieschopné, možno by sme mohli začať hovoriť o komerčných alebo vodíkových čerpacích staniciach, ktoré sú poháňané slnkom,“ hovorí Segev. "Ale myslím si, že je to veľmi predčasné v tomto štádiu, takže nie sme v bode, kde by sme mohli hovoriť o tom, že zajtra ráno by to ľudia mohli vidieť vo svojom živote."

Ale Segev, môžeme snívať.

Oprava: Predchádzajúca verzia príbehu mylne vytlačila, že prototyp dosiahol trojnásobnú účinnosť, pričom to zostáva výpočtom. Príbeh bol aktualizovaný o ďalší komentár autora štúdie.