Вчені винайшли унікальну систему генерації водню за допомогою фотоелементів

0
39

Швейцарські вчені презентували дешеву і володіючу найбільшим КПД систему отримання водневого палива, передають Науково-популярні новини.

Новий пристрій штучного фотосинтезу розкладає воду за рахунок енергії Сонця. Вона включає два сонячних фотоелемента з перовскіта і каталізатора (покритого шаром нікелю і заліза подвійного гідроксиду), розташованого на пенонікелевому електроді.

Про винахід повідомляє журнал Science. Це видання раніше, в 2013 році, включило мінерал в топ-10 проривів 2013 року, пов’язуючи з ним великі надії на його використання в сонячній енергетиці.

Ефективне отримання і запасання енергії сонячного світла вважається найбільш нагальним завданням для екологічно чистої енергетики. Однак існуючі системи відрізняються дорожнечею і малим ККД (кілька відсотків).

Цзіньшань Луо (Jingshan Luo) з Федеральної політехнічної школи Лозанни і його колеги скористалися дешевими і в достатку зустрічаються на планеті матеріалами (перовськит, нікель, залізо). Їх системі взагалі не потрібні рідкоземельні метали. Крім того, перетворення сонячної енергії в водень дозволить запасати її — завдяки цьому енергетика перестане залежати від примх погоди.

Установка інженерів складається з двох електродів, які з’єднані з фотоелементами і поміщені в електроліт. Робота пристрою цілком ґрунтувалася на фотовольтаїці (електрика на електроди надходила тільки від фотоелементів).

Водневе паливо

У своєму дослідженні вчені керувалися міркуваннями максимальної економії на ресурсах в поєднанні з прийнятною продуктивністю. Використання перовскіта в фотоелементах вони пояснюють його дешевизною порівняно з кремнієм, використовуваним в сонячних фотоелементах. Рідкісні благородні метали (насамперед, рутеній і платина), зазвичай застосовуються для виготовлення довговічних електродів, фахівці замінили на нікель і залізо.

» Як тільки ви отримуєте водень, його можна зберігати в пляшці і робити з ним все, що хочете і коли хочете. Цей газ можна спалювати в двигуні або паровому котлі, або відправити в паливну батарею. Уже досягнутий ККД перетворення в 12,3 відсотка виросте в найближчому майбутньому », — заявив керівник Лабораторії фотоніки та граничних поверхонь при школі Мікаель Гретцель (Michael Grätzel).

Такі високі показники стали можливі завдяки властивостям фотоелементів з перовскіта: цей мінерал дає напругу холостого ходу, що перевершує 1 вольт (для порівняння, кремнієві елементи дають щонайбільше 0,7 вольта). Для початку електролізу води необхідно мінімум 1,7 вольта: цей показник забезпечують два фотоелементи з перовскіта, але як мінімум три-чотири кремнієвих.

Єдиним недоліком системи є її недовговічність: компоненти пристрою руйнуються через кілька годин. Залишається дочекатися технологічного прогресу в галузі підвищення довговічності сонячних елементів з перовскіта, пишуть вчені.

Перовськіт, що отримав свою назву на честь російського мінералога (і міністра закордонних справ при Миколі I в царській Росії) Льва Перовського, є широко поширеним в нижній мантії Землі мінералом. Там, на глибині від 660 до 2700 кілометрів, на його частку припадає, за різними оцінками, до 80 відсотків речовини.

Мінерал має псевдокубічну будову і складається з кальцію, титану та кисню. У природі мінерал найчастіше зустрічається з різними домішками, наприклад, церію і ніобію, які заміщають кальцій в його кристалічній решітці.

Поділись

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Please enter your comment!
Please enter your name here





Магазин: