Две проучвания, публикувани тази седмица, представят новаторски методи за производството на водородни горива чрез слънчева енергия. Единият представлява каталзиатор, а другият – устройство за изкуствени листа, захранвано със соларна енергия. И двата метода имитират фотосинтезата, за да произвеждат водород по-ефективно и устойчиво.
Катализатор, който разделя вода
Изследователите от Мичиганския унивеситет са разработили катализатор за разделяне на молекулата на водата до съставните ѝ части – кислород и водород. Катализаторът, който е достигнал 9% ефективност, е около 10 пъти по-ефективен от сходни методи за соларно разделяне на вода. Цитираното от EcoWatch проучване включва две технологични иновации, приложими за по-ефективно фотокаталично разделяне на водата. Малък самонагряващ се полупроводник може да издържи на интензитет на светлината, еквивалентна на 160 слънца. Намаляването на размера на полупроводника прави процеса по-евтин.
Ние намалихме размера на полупроводника с повече от 100 пъти в сравнение с някои полупроводници, работещи само при нисък интензитет на светлината. Водородът, произведен от нашата технология, може да бъде много евтин“, съобщава Пенг Джоу, научен сътрудник от Мичиганския университет и първи автор на изследването, в изявление.
Екипът използва и по-високоенергийна част от слънчевия спектър, за да раздели водата, докато разчита на по-нискоенергийна му част за топлината, необходима за реакцията. Планът на изследователите е да подобрят ефективността на процеса и в крайна сметка да създадат водород с ултрависока чистота, който може да влезе в приложение директно в горивни клетки.
Как изкуственото листо имитира фотосинтезата?
Междувременно изследователи от Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) разработиха захранвано със слънчева енергия изкуствено листо. Иновацията имитира фотосинтезата, за да събира влагата във въздуха и да я превръща във водородно гориво.
Инженерите са разработили прозрачен, порест електрод от филцови пластини, направени с вид стъклена вата. Филцовите пластини са покрити с тънък, прозрачен калаен оксид, легиран с флуор, който е отличен проводник и лесен за разпространение.
След това филцовите пластини се покриват отново с тънък слой полупроводникови материали, които абсорбират слънчевата светлина. Докато филцовата пластина може да абсорбира слънчевата светлина и сама да произвежда водород, изследователите също са построили малка камера около покритата с мембрана пластина, която може да отдели водорода, произведен по време на реакцията, за измерване.
Това проучване, публикувано в Advanced Materials, не обхваща ефективността на процеса, макар и максималната теоритична ефективност на пластините да е около 12%. Все пак констатациите представляват потенциал за мащабируеми методи за производство на водород от слънчева енергия.
За да реализираме устойчивото общество, имаме нужда от начини да съхраняваме възобновяема енергия като химикали, които могат да се използват като горива и суровини в промишлеността. “ , каза в изявление химическият инженер на EPFL Кевин Сивула и главен изследовател на изследването.
Той добавя, че слънчевата енергия е най-оптималната форма на възобновяема енергията и екипът му се стреми да разработи икономически конкурентни начини за производство на соларни горива.
