Sebuah Sel Suria Baru yang Berkuasa Menghasilkan Kedua Bahan Api Hidrogen dan Kuasa Elektrik

Dalam bidang yang pada asasnya membengkokkan air memenuhi tenaga boleh diperbaharui, penyelidik berjaya memanfaatkan fotosintesis untuk memecah air untuk menghasilkan bahan api hidrogen. Pemisahan H2O pada tahap molekulnya adalah sesuatu saintis telah dilakukan selama lebih dari 200 tahun, dan boleh memegang kunci menggiurkan kepada ekonomi hidrogen bebas pelepasan - sekiranya ia hanya dapat ditingkatkan.

Mujurlah kami telah membuat kemajuan dalam mengurangkan kos, dan para penyelidik juga mendapat hampir menguasai seni fotosintesis buatan, tetapi kecekapan yang rendah membuat proses dari bermimpi besar, setidaknya hingga sekarang.

Itu menurut kertas baru yang dikeluarkan pada hari Isnin Bahan Alam oleh Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley yang membentangkan penyelesaian hibrida yang mudah dan elegan yang memintas kesesakan semasa untuk sel-sel photoelectrochemical.

"Ini makan tengah hari percuma," kata penyelidik utama Gideon Segev Songsang.

Video Berkaitan

Sel Photoelectrochemical Adakah Air Sains dan Lenturan Cahaya

Sel-sel fotoelektrik kimia biasanya timbunan bahan yang menyerap cahaya. Setiap lapisan menyerap panjang gelombang yang berbeza, membina voltan elektrik yang berpunca dalam voltan yang cukup kuat untuk membahagikan air menjadi oksigen dan bahan api hidrogen.

Ini, secara semulajadi, terdengar seperti penggunaan cahaya matahari yang baik. Tetapi walaupun sel solar silikon berfungsi dengan baik, masalah timbul apabila bahan lain dalam timbunan tidak dapat menyamai prestasinya, membiarkan tenaga menjadi sia-sia.

"Anda memerlukan dua bahan, idealnya silikon dan di atas itu beberapa bahan lain yang akan menyerap bahagian yang lebih energik dari bahan itu," kata Segev. "Kesesakan dalam sistem adalah dan akan sentiasa menjadi bahan lain, jadi penyelidikan kebanyakannya membuat bahan lain lebih baik."

Bagaimana Elektron Mempersembahkan Penyelesaian Elegant

Dengan begitu banyak penyelidikan memberi tumpuan kepada "bahan lain" itu, Segev dan pasukannya memutuskan untuk mengambil langkah mundur, melihat bagaimana mereka boleh menjadikan keseluruhan sistem lebih baik. Dan mereka menyedari terdapat sumber tenaga yang lain yang menunggu untuk ditoreh: elektron.

"Anda mempunyai bahan semikonduktor ini dan ia menyerap cahaya. Cahaya boleh dianggap sebagai zarah. Oleh itu, apabila foton diserap, ia memberi tenaga kepada elektron, dalam keadaan teruja, "jelas Segev. "Anda boleh mengatakan bahawa elektron mempunyai masa tertentu sebelum kehilangan tenaga, tenaga foton memberikannya.

Penyelidikan sebelumnya hanya membenarkan sel-sel untuk memanaskan dan biarkan tenaga hilang. Pasukan Segev secara harfiah memberikan tenaga elektron sebuah outlet. Walaupun kebanyakan peranti pemisahan air biasanya mempunyai dua sisi, satu untuk menghasilkan bahan api solar dan satu lagi untuk melepaskan arus, prototaip baru ini mempunyai dua cawangan di belakang, satu untuk penjanaan bahan api solar dan satu untuk kuasa elektrik. Dua jenis tenaga, satu sel.

Prototaip - yang mengambil 19 lelaran yang menyebalkan selama setahun untuk menghasilkan - mempunyai potensi dramatik, kadar kecekapan tenaga solar kepada bahan api hidrogen dari kadar semasa, 6.8 peratus. Dengan bahan-bahan yang sesuai, kumpulan itu menganggarkan peningkatan potensi kepada 20.2 peratus, tiga kali ganda kadar sel hidrogen solar konvensional.

Tiba-tiba, stesen bahan api solar-hidrogen pada masa depan tidak kelihatan sia-sia, walaupun penyelidikan tambahan diperlukan sebelum kita dapat membawa utopia berkuasa hidrogen.

"Sekiranya ia berfungsi dengan cekap dan bersaing dengan kos, mungkin kita boleh mula bercakap tentang stesen bahan api komersil atau hidrogen yang dikuasakan oleh matahari," kata Segev. "Tetapi saya fikir ini semua sangat pramatang pada peringkat ini, jadi kita tidak pada tahap di mana kita boleh bercakap tentang membuat ini teknologi yang akan dilihat dalam kehidupan mereka esok pagi."

Tetapi Segev, kita boleh bermimpi.

Pembetulan: Versi sebelumnya cerita yang salah mencetak bahawa prototaip mencapai kecekapan triple, sementara ini masih merupakan perhitungan. Cerita ini telah dikemas kini dengan ulasan tambahan daripada penulis kajian.