×
Вырабатывающие водород солнечные панели повысили КПД

Основными требованиями к потенциальной чистой технологии энергии будущего является экономичность, эффективность и относительно простой способ создания. Например, большое количество водорода предлагается использовать в топливных элементах и водородных транспортных средствах. Он не будет разрушать озоновый слой и должен быть дешевым, но где его раздобыть?


 
Чистый водород часто создают с помощью электричества, разделяя молекулы воды на водород и кислород. Так что идеальным решением будет добывать водород из воды с помощью электроэнергии, вырабатываемой непосредственно от солнечного света без добавления какого-либо внешнего источника энергии.



Гематит в таком случае используется в сочетании с кремнием, и эта конструкция показывает некоторые результаты, но имеет очень низкие показатели преобразования. Так что ученые нашли новый способ отделять «зерна от плевел». Причем с помощью двух самых распространенных элементов на Земле.



Исследователи из Бостонского колледжа, Калифорнийского университета в Беркли и Университета Китая по науке и технике переделали конструкцию из гематита так, что получился более эффективный выход энергии. Фактически показатель удвоился.



«Мы просто изменили структуру сглаживания поверхностных характеристик гематита. Сам гематит – это близкий родственник ржавчины. А кремний – близкий родственник песка. Вспомнив об этом, мы добились полного расщепления воды под воздействием солнца на водород и кислород, – сказал профессор химии Бостонского колледжа Данвей Ванг (Dunwei Wang). – Теперь процесс расщепления воды происходит без посторонней помощи, то есть не требует дорогостоящих или дефицитных ресурсов».



    Основываясь на предыдущих работах с гематитом, команда вновь оценила структуру поверхности гематита с использованием синхротронного ускорителя частиц в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. Сосредоточившись на недостатках поверхности гематита, ученые стали думать, как ее улучшить, чтобы создать более эффективный фотоанод в процессе. Результатом стала тонкая пленка из оксида железа на поверхности гематита, близкая по своим характеристикам к обычной ржавчине.



Последующие испытания этой новой амальгамы привели к немедленному улучшению КПД процессов отделения водорода благодаря увеличившемуся фотонапряжению – от 0,24 до 0,80 вольт. Хотя этот новый процесс уборки водорода реализует только КПД в 0,91 процента, это самый первый раз, когда сочетание гематита и аморфного кремния повысило какие-либо значимые КПД преобразования вообще. До этого было в два раза хуже.



В результате это исследование показало, что был достигнут прогресс в направлении возможности получения фотоэлектрохимического сбора энергии. Опыты показали, что панели могут быть  абсолютно самодостаточными, требующими в изготовлении  совершенно доступные материалы, и их легко производить.



«Это дает надежду, что новый эффективный и недорогой солнечный производитель топлива станет доступен каждому из вещей, которые всегда под рукой, – сказал Ванг. – Доработав производство, мы получим устойчивый источник энергии для нашего транспорта».



Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition. Остается только добавить, что компания Toyota сделала ставку на водород как на топливо будущего, представив миру первый автомобиль на водороде Toyota Miray. Остальные компании делают ставку на солнечный свет и производимое им электричество для электрокаров.



Автор: Степан Мазур