Galingas naujasis saulės elementas gamina tiek vandenilio kurą, tiek elektros energiją

Lauke, kuris iš esmės susilieja su atsinaujinančia energija, mokslininkai sėkmingai panaudojo fotosintezę, kad padalintų vandenį į vandenilio kuro gamybą. H2O suskaidymas molekuliniu lygiu yra tai, kad mokslininkai jau daugiau nei 200 metų daro ir gali prisitaikyti prie vandenilio ekonomikos, kuriai nėra išmetamų teršalų - tik jei tai galėtų būti padidinta.

Laimei, padaryta pažanga mažinant išlaidas, o mokslininkai taip pat pasiekė artimųjų dirbtinės fotosintezės meną, tačiau mažas efektyvumas mažina procesą nuo mažiausiai iki šiol.

Tai pagal naują dokumentą, išleistą pirmadienį Gamtos medžiagos „Lawrence Berkeley“ nacionalinė laboratorija pateikia paprastą, elegantišką hibridinį sprendimą, kuris apeina dabartinę fotoelektrinių elementų kliūtį.

„Tai nemokama pietūs“, - sako pagrindinis tyrėjas Gideonas Segevas Inversinis.

Susijęs vaizdo įrašas

Fotoelektrinės cheminės ląstelės Ar mokslas yra vanduo ir šviesa

Fotoelektrinės cheminės ląstelės paprastai yra įvairių medžiagų, kurios absorbuoja šviesą, krūva. Kiekvienas sluoksnis sugeria skirtingą bangos ilgį, sukurdamas elektros įtampas, kurių galia yra pakankamai stipri įtampa, kad vanduo būtų padalintas į deguonį ir vandenilio kurą.

Tai, žinoma, skamba kaip geras saulės šviesos panaudojimas. Tačiau net ir tuomet, kai silicio saulės elementai veikia gerai, iškyla problemų, kai kitos medžiagos, esančios krūvoje, neatitinka jo veikimo, leidžia energijai patekti į atliekas.

„Jums reikia dviejų medžiagų, geriausia silicio ir ant kitos medžiagos, kuri sugeria energingesnę medžiagos dalį“, - sako Segevas. „Sistemos kliūtis yra ir visada bus kita medžiaga, todėl moksliniai tyrimai dažniausiai yra padaryti kitą medžiagą geriau“.

Kaip elektronai pateikia elegantišką sprendimą

Su tiek daug tyrimų, sutelkiančių dėmesį į tą „kitą medžiagą“, Segevas ir jo komanda nusprendė žengti žingsnį atgal, pažvelgę ​​į tai, kaip jie galėtų padaryti visą sistemą geresnę. Ir jie suprato, kad yra visas kitas energijos šaltinis, kuris laukia, kol bus paliesti: elektronai.

„Jūs turite šią puslaidininkinę medžiagą ir sugeria šviesą. Šviesa gali būti suvokiama kaip dalelė. Taigi, kai fotonas absorbuojamas, jis savo energiją suteikia elektronui, jo sužadintoje būsenoje, - aiškina Segevas. „Jūs galite pasakyti, kad elektronas turi tam tikrą laiką, kol jis netenka energijos, fotonų davė jį.

Ankstesni tyrimai paprasčiausiai leido ląstelėms pašildyti ir leisti energijai išsklaidyti. Segevo komanda pažadėjo elektronų energiją. Nors dauguma vandens padalijimo įtaisų paprastai turi dvi puses: vieną - saulės energiją gaminančius įrenginius, o kitą - atlaisvinti dabartinį, šis naujas prototipas turi du taškus atgal, vieną - saulės kuro gamybai ir vieną elektros energijai. Dvi energijos rūšys, viena ląstelė.

Prototipas, kuris per metus sukėlė 19 švelnių iteracijų, turi dramatišką saulės energijos efektyvumo rodiklį vandenilio kurui nuo dabartinio 6,8 proc. Idealiomis medžiagomis grupė apskaičiavo potencialų padidėjimą iki 20,2 proc., Tris kartus padidindama įprastinių saulės vandenilio ląstelių skaičių.

Staiga ateities saulės ir vandenilio degalinės neatrodo beviltiškos, nors reikia atlikti papildomus tyrimus, kad galėtume sukurti vandenilio energiją naudojančią utopiją.

„Jei jis veiktų efektyviai ir būtų konkurencingas, galbūt galime pradėti kalbėti apie komercines ar vandenilio degalines, kurias maitina saulė“, - sako Segevas. „Tačiau manau, kad šiame etape viskas yra per anksti, todėl mes nesame tokioje vietoje, kur galime kalbėti apie tai, kad tai būtų technologija, kurią žmonės matys savo gyvenime rytoj ryte.“

Bet Segevas, mes galime svajoti.

Korekcija: ankstesnė istorijos versija klaidingai atspausdino, kad prototipas pasiekė trigubą efektyvumą, o tai lieka skaičiavimu. Istorija atnaujinta papildomais komentarais iš tyrimo autoriaus.