Раазбиващо рекорди соларно водородно устройство: превръща слънчевата светлина в чиста енергия.
Нов стандарт за зелена водородна технология, определен от инженерите на Rice U.
Инженерите от университета Райс могат да превърнат слънчевата светлина във водород с рекордна ефективност благодарение на устройство, което съчетава следващо поколение халидни перовскитни полупроводници с електрокатализатори в едно, издръжливо, рентабилно и мащабируемо устройство.
водородна централна реклама
Новата технология е значителна стъпка напред за чиста енергия и може да послужи като платформа за широк спектър от химични реакции, които използват добито от слънчева енергия електричество за превръщане на суровините в горива.
Революционен дизайн на фотореактора
Лабораторията на Aditya Mohite, специализирана в химическо и биомолекулярно инженерство, ръководи изграждането на този интегриран фотореактор. Ключов елемент в дизайна на устройството е антикорозионна бариера, която ефективно изолира полупроводника от вода, без да възпрепятства преноса на електрони. Както се съобщава в проучване, публикувано в Nature Communications, устройството може да се похвали с впечатляващите 20,8% ефективност на преобразуване на слънце във водород.
Остин Фер, докторант по химическо и биомолекулярно инженерство и един от водещите автори на изследването, подчерта важността на тази работа.
Остин Фер, докторант по химическо и биомолекулярно инженерство каза:
Използването на слънчева светлина като източник на енергия за производство на химикали е едно от най-големите препятствия пред икономиката на чистата енергия.
„Нашата цел е да изградим икономически осъществими платформи, които могат да генерират слънчеви горива. Тук проектирахме система, която абсорбира светлина и завършва електрохимичната химия за разделяне на водата на нейната повърхност.
Преодоляване на предизвикателствата с фотоелектрохимичните клетки
Устройството е известно като фотоелектрохимична клетка, тъй като абсорбцията на светлината, преобразуването й в електричество и използването на електричеството за захранване на химическа реакция се случват в едно и също устройство. Досега използването на фотоелектрохимична технология за производство на зелен водород беше възпрепятствано от ниската ефективност и високата цена на полупроводниците.
Иновационен път и бъдещи перспективи
Лабораторията Mohite и нейните сътрудници създадоха устройството, като превърнаха своята силно конкурентна слънчева клетка в реактор, който може да използва събраната енергия, за да раздели водата на кислород и водород. Предизвикателството, което трябваше да преодолеят, беше, че халидните перовскити са изключително нестабилни във вода и покритията, използвани за изолиране на полупроводниците, в крайна сметка или нарушиха тяхната функция, или ги повредиха.
Майкъл Уонг, химически инженер от Райс и съавтор на изследването, каза:
През последните две години вървяхме напред-назад, опитвайки различни материали и техники.
След като дългите опити не успяха да дадат желания резултат, изследователите най-накрая се натъкнаха на печелившо решение.
„Нашето основно прозрение беше, че имате нужда от два слоя към бариерата, един за блокиране на водата и един за осъществяване на добър електрически контакт между перовскитните слоеве и защитния слой“, каза Фер. „Нашите резултати са най-високата ефективност за фотоелектрохимични клетки без слънчева концентрация и най-добрите като цяло за тези, които използват халидни перовскитни полупроводници.
„Това е първото за област, която исторически е била доминирана от непосилно скъпи полупроводници, и може да представлява път към търговска осъществимост за този тип устройство за първи път“, каза Фер.
Изследователите показаха, че дизайнът на тяхната бариера работи за различни реакции и с различни полупроводници, което го прави приложим в много системи.
„Надяваме се, че такива системи ще служат като платформа за задвижване на широк спектър от електрони към реакции за образуване на гориво, като се използват изобилни суровини само със слънчева светлина като входяща енергия“, каза Мохайт.
„С по-нататъшни подобрения на стабилността и мащаба тази технология може да отвори водородната икономика и да промени начина, по който хората произвеждат неща от изкопаеми горива към слънчеви горива“, добави Фер.
