Солнечные батареи для производства водорода

Экология потребления. Одним из потенциальных видов чистой энергии будущего является экономичный, эффективный и относительно простой способ создания обильного количества водорода, который затем используется в топливных элементах и водородных транспортных средствах.

Одним из потенциальных видов чистой энергии будущего является экономичный, эффективный и относительно простой способ создания обильного количества водорода, который затем используется в топливных элементах и водородных транспортных средствах.

Этот процесс зачастую происходит с помощью электричества — разделение молекулы воды на водород и кислород — но идеальным решением было бы добывать водород из воды с помощью электроэнергии, вырабатываемой непосредственно от солнечного света без добавления какого-либо внешнего источника энергии.

Гематит — минеральная форма железа – использование его в сочетании с кремнием обещало некоторое продвижение в этой области, но исследование показало низкую эффективность преобразования. Теперь ученые нашли способ сделать значительные улучшения с помощью двух самых распространенных элементов на Земле, обещая эффективное производство водорода.

Гематит обладает потенциалом для использования при маломощном фотоэлектрохимическом расщеплении воды (где на входе — световая энергия и химическая энергия на выходе) с выделением водорода из-за его низкого напряжения активации — менее 0,3 вольт при воздействии солнечного света. К сожалению, это напряжение слишком низкое, чтобы инициировать расщепление воды, поэтому, для улучшения протекания электрического тока, к поверхности гематита были применены несколько усовершенствований.

В связи с этим, исследователи из Бостонского колледжа, Калифорнийского университета в Беркли, и китайского Университета Науки и Технологии неожиданно обнаружили технологию «повторного наращивания» гематита, таким образом, у материала получается гладкая поверхность наряду с более высоким выходом энергии. На самом деле, эта новая версия удвоила электрическую мощность, и приблизилась на шаг ближе к практическому применению: крупномасштабному производству водорода.

«Просто сглаживая поверхностные характеристики гематита, его можно улучшить до возможности соединения с кремнием, который является производным от песка, чтобы добиться полного расщепления воды для получения водорода», сказал профессор химии из Бостонского колледжа Донвей Ванг (Dunwei Wang). «Этот способ расщепления воды абсолютно самодостаточен, не требует дорогостоящих или дефицитных ресурсов».

Работая над предыдущим проектом, который нацелен максимизировать эффективность в плане напряжения фотоэлектрохимической активации при использовании гладких поверхностей, команда вновь оценила структуру поверхности гематита, используя ускоритель синхротронных частиц в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.

Сосредоточившись на обработке недостатков поверхности гематита, они решили проверить, приведет ли это к улучшению. Исследователи использовали вакуумное насаждение слоя гематита на подложку из боросиликатного стекла, и создали фотоанод. Затем они высушили устройства для получения тонкой пленки оксида железа по всей поверхности.

Последующие испытания этой новой амальгамы привели к немедленному улучшению в плане напряжения активации и существенному увеличению фотонапряжения от 0,24 до 0,80 вольт. Хотя этот новый процесс сбора водорода обладает КПД всего лишь 0,91%, это первый раз, когда сочетание гематита и аморфного кремния показало какие-либо значимые КПД преобразования вообще.

В результате, это исследование показало достижение прогресса в направлении возможности фотоэлектрохимического сбора энергии, который является абсолютно самодостаточным, использует совершенно доступные материалы, и легок в производстве.

«Это дает надежду на новое эффективное и недорогое солнечное производство топлива при помощи легкодоступных природных ресурсов», сказал Ван. «Использование этой технологии будет способствовать устойчивому будущему энергопитания от возобновляемых источников энергии». .опубликовано econet.ru