Недорогой солнечно-водородный элемент достигает КПД в 17,6%

Впечатляющая плотность энергии содержащаяся в водороде дает ряд неоспоримых преимуществ, которые могли бы быть очевидны в секторе электрической авиации и машиностроении, а также в секторе возобновляемых источников энергии, где он является легким и транспортабельным, но иногда и не особенно эффективным, способом хранения чистой энергии, которая не обязательно генерируется там, где и когда вам это необходимо.

Водород продвигают как средство экспорта "зеленой" энергии, и Япония и Корея, в частности, инвестируют значительные средства в идею водородной энергоэкономики, приводящей в движение все - от транспортных средств до домов и промышленности.

Преобразование солнечного света непосредственно в водород

Для того, чтобы это происходило глобально позитивным образом, необходимо, чтобы чистое, зеленое производство водорода стало дешевле, потому что сейчас самые простые и дешевые способы получить бак, полный водорода - это такие вещи, как паровой риформинг, который производит в 12 раз больше углекислого газа, чем водорода по весу.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Зеленые, возобновляемые методы производства, таким образом, являются горячей темой для исследователей и промышленности, и новый прорыв ученых Австралийского национального университета (ANU) может внести значительный вклад.

Фотоэлектрохимический (PEC) солнечно-водородный (STH) элемент - элемент, который принимает солнечную энергию и воду и напрямую выделяет водород вместо того, чтобы питать внешнюю электролитическую систему. В этом случае передовая перовскитная фотогальваническая ячейка работает в связке с фотоэлектродом и работает лучше, чем любые аналогичные устройства, которые были построены, с использованием относительно недорогих полупроводниковых приборов.

 "Напряжение, генерируемое полупроводниковым материалом под воздействием солнечного света, пропорционально его полосовому разрыву", - говорит руководитель проекта доктор Сива Карутури (Siva Karuturi), доктор философии, ведущий научный сотрудник Инженерно-вычислительного колледжа ANU. " Кремний (Si), самый популярный фотогальванический материал на рынке в настоящее время, может произвести только треть напряжения, необходимого для того, чтобы разделить воду напрямую. Если мы используем полупроводник с разрывом полосы в два раза больше, чем у Si, он может обеспечить достаточное напряжение, но есть компромисс". Чем выше полосовой разрыв, тем ниже способность полупроводника улавливать солнечный свет. Чтобы разорвать этот компромисс, мы используем два полупроводника с меньшим разрывом полосы пропускания в тандеме, которые не только эффективно улавливают солнечный свет, но и вместе вырабатывают необходимое напряжение для спонтанной генерации водорода".

Одним из ключевых показателей здесь является эффективность использования солнечной энергии для получения водорода, а конечная цель, поставленная Министерством энергетики США почти десять лет назад, составляет 25 %, а к 2020 году она достигнет 20 %. И хотя раньше были разработаны элементы, которые достигали 19 %, в них использовались запредельно дорогие полупроводниковые материалы. Ничего, что можно было бы назвать доступным по цене, не смогло сломать отметку в 10% до тех пор, пока эта конструкция, лабораторное моделирование которой в принятых условиях не показало впечатляющую эффективность в 17,6% при использовании фотоэлектрода из кремния/титана/платины.

Команда говорит, что ее результаты открывают "огромные возможности" для дальнейшей оптимизации. Дизайн можно сделать более эффективным путем точной настройки отдельных конструкций компонентов, а также еще более дешевым путем замены драгоценных каталитических металлов на более обильные материалы.

Конечной целью в этом пространстве является получение действительно чистого, возобновляемого производства водорода по ценам около $2,00 за килограмм, где он может конкурировать с грязным водородом и ископаемым топливом. "Значительная выгода с точки зрения затрат может быть достигнута за счет использования подхода "Солнце-водород", - говорит доктор Карутури, - так как это позволяет избежать необходимости в дополнительной энергии и сетевой инфраструктуре, необходимой, когда водород вырабатывается с помощью электролизера". И, избегая необходимости преобразовывать солнечную энергию из постоянного в переменный ток и обратно, помимо избежания потерь при передаче энергии, прямое преобразование солнечной энергии в водород может достичь более высокой общей эффективности всего процесса". опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet