40
Новая технология является значительным шагом вперед в области чистой энергетики.
Инженеры Университета Райса могут превращать солнечный свет в водород с рекордной эффективностью благодаря устройству, сочетающему галогенидные перовскитные полупроводники нового поколения с электрокатализаторами в едином, долговечном, экономически эффективном и масштабируемом устройстве.
В лаборатории инженера-химика и биомолекулярного инженера Адитьи Мохите был создан интегрированный фотореактор с использованием антикоррозионного барьера, который изолирует полупроводник от воды, не препятствуя переносу электронов. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Nature Communications, эффективность преобразования солнечной энергии в водород составила 20,8%.
"Использование солнечного света в качестве источника энергии для производства химических веществ - одно из самых серьезных препятствий на пути к экономике чистой энергии", - сказал Остин Фер (Austin Fehr), докторант кафедры химической и биомолекулярной инженерии и один из ведущих авторов исследования. "Наша цель - создать экономически целесообразные платформы, способные генерировать топливо из солнечной энергии. В данном случае мы разработали систему, которая поглощает свет и завершает электрохимическое расщепление воды на своей поверхности".
Устройство известно как фотоэлектрохимический элемент, поскольку поглощение света, его преобразование в электричество и использование электричества для питания химической реакции происходят в одном и том же устройстве. До сих пор использование фотоэлектрохимической технологии для получения экологически чистого водорода было затруднено низким КПД и высокой стоимостью полупроводников.
Все устройства такого типа производят "зеленый" водород, используя только солнечный свет и воду, но наше устройство является исключительным, поскольку оно имеет рекордную эффективность и использует очень дешевый полупроводник", - сказал Фер.
Лаборатория Мохите и ее сотрудники создали устройство, превратив свой высококонкурентный солнечный элемент в реактор, который может использовать полученную энергию для расщепления воды на кислород и водород. Проблема, которую им пришлось преодолеть, заключалась в том, что галогенидные перовскиты крайне нестабильны в воде, а покрытия, используемые для изоляции полупроводников, в итоге либо нарушают их работу, либо повреждают их.
"В течение последних двух лет мы снова и снова пробовали различные материалы и методики, - говорит Майкл Вонг, инженер-химик из Rice и соавтор исследования.
После того как длительные испытания не привели к желаемому результату, исследователи, наконец, нашли выигрышное решение.
"Наша главная идея заключалась в том, что для создания барьера необходимо два слоя: один - для блокировки воды, другой - для обеспечения хорошего электрического контакта между слоями перовскита и защитным слоем", - сказал Фер. Наши результаты - это самая высокая эффективность для фотоэлектрохимических ячеек без концентрации солнечной энергии и самая высокая эффективность для ячеек, использующих галогенные перовскитовые полупроводники".
"Это первый результат в области, где исторически доминировали запредельно дорогие полупроводники, и, возможно, впервые в истории он открывает путь к коммерческой реализации устройств такого типа", - сказал Фер.
Исследователи продемонстрировали, что их барьерная конструкция работает для различных реакций и с различными полупроводниками, что делает ее применимой во многих системах.
"Мы надеемся, что такие системы послужат платформой для подачи широкого спектра электронов в топливообразующие реакции, использующие богатое сырье с использованием только солнечного света в качестве источника энергии", - сказал Мохите.
"При дальнейшем повышении стабильности и масштабировании эта технология может открыть водородную экономику и изменить способ получения человеком топлива, перейдя от ископаемого топлива к солнечному", - добавил Фер.
Я думаю заголовок надо поменять.
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА ИЗ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ С ВЫСОКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ.