O nouă celulă solare puternică produce atât combustibil cu hidrogen, cât și energie electrică

Într-un câmp care în mod esențial se îndoaie cu apă, se întâlnește cu energie regenerabilă, cercetătorii au reușit să utilizeze cu succes fotosinteza pentru a împărți apa pentru a produce combustibil pe bază de hidrogen. Divizarea H2O la nivelul său molecular este ceva ce oamenii de știință au făcut de peste 200 de ani și ar putea să dețină cheia tantalizatoare pentru o economie de hidrogen fără emisii - dacă aceasta ar putea fi mărită.

Din fericire, am făcut progrese în reducerea costurilor, iar cercetătorii s-au apropiat de mastering arta fotosintezei artificiale, dar eficiența scăzută împiedică acest proces să viseze mare, cel puțin până acum.

Acest lucru este potrivit unui nou articol publicat luni Materiale naturale de către laboratorul național Lawrence Berkeley, care prezintă o soluție hibrizată simplă și elegantă care ocolește blocajul actual pentru celulele fotoelectrochimice.

"Este un prânz gratuit", spune cercetătorul principal Gideon Segev Invers.

Video asemănător

Celulele fotoelectrochimice sunt apa și lumina îndoielnică a științei

Celulele fotoelectrochimice sunt, de obicei, o stivă de materiale diferite care absorb lumina. Fiecare strat absoarbe o lungime de undă diferită, construind tensiuni electrice care culminează cu o tensiune suficient de puternică pentru a împărți apa în oxigen și combustibil pe bază de hidrogen.

Acest lucru, firește, pare a fi o utilizare bună a luminii solare. Dar chiar și atunci când celulele solare de siliciu funcționează bine, problemele apar atunci când alte materiale din coș pot să nu se potrivească cu performanțele sale, permițând energiei să se risipească.

"Aveți nevoie de două materiale, în mod ideal de siliciu și de alte materiale care ar absorbi partea mai energetică a materialului", spune Segev. "Blocajul din sistem este și va fi întotdeauna celălalt material, așa că cercetarea este cea mai mare parte pentru a face alt material mai bun".

Cum Electronii prezintă o soluție elegantă

Cu atâtea cercetări concentrându-se asupra acelui "alt material", Segev și echipa sa au decis să facă un pas înapoi, privind cum ar putea face mai bine întregul sistem. Și-au dat seama că există o întreagă sursă de energie care așteaptă să fie lovită: electroni.

"Aveți acest material semiconductor și absorbi lumina. Lumina poate fi considerată ca o particulă. Deci, atunci când un foton este absorbit, el dă energia sa electronului, în starea sa emoționată ", explică Segev. "Poți să spui că electronul are un anumit timp înainte de a-și pierde energia, energia pe care o au fotonii.

Studiile anterioare au permis pur și simplu celulelor să se încălzească și să lase energia să disipeze. Echipa lui Segev a dat literalmente energia electronului o priză. În timp ce cele mai multe dispozitive de împărțire a apei au de obicei două laturi, una pentru a produce combustibili solizi și cealaltă pentru a elibera curentul, acest nou prototip are două ieșiri în spate, unul pentru generarea de combustibil solar și unul pentru energie electrică. Două tipuri de energie, o celulă.

Prototipul - care a avut 19 iterații înfricoșătoare pe parcursul unui an de creare - are un potențial dramatic, rata de eficiență a energiei solare pentru combustibilul pe bază de hidrogen față de rata actuală, de 6,8%. Cu materialele ideale, grupul a calculat o creștere potențială de 20,2%, triplând rata celulelor solare convenționale de hidrogen.

Dintr-o data, statiile de alimentare cu hidrogen cu hidrogen din viitor nu par fara speranta, desi sunt necesare cercetari suplimentare inainte de a putea aduce o utopie alimentata de hidrogen.

"Dacă ar funcționa eficient și ar fi competitiv, putem începe să vorbim despre stațiile de alimentare cu combustibil comercial sau cu hidrogen alimentate de soare", spune Segev. "Dar cred că acest lucru este foarte prematur în acest stadiu, așa că nu suntem într-un moment în care să putem vorbi despre o tehnologie pe care oamenii o vor vedea în viața de mâine dimineață".

Dar Segev, putem visa.

Corecție: O versiune anterioară a povestirii a imprimat în mod eronat că prototipul a obținut eficiență triplă, în timp ce acesta rămâne un calcul. Povestea a fost actualizată cu un comentariu suplimentar din partea autorului studiului.