Американские ученые создали фотоэлементы, способные одновременно вырабатывать водород и электроэнергию

фотоэлементы_водород и солнечная электроэнергияРанее, чтобы получить водород с помощью солнечной энергии, нужно было идти в обход через фотоэлементы, которые вырабатывают электроэнергию, которая затем используется для разделения воды на водород и кислород путем электролиза. Однако, такой метод не очень эффективен. Исследователи во всем мире активно работают над методами использования солнечной энергии непосредственно для производства водорода.

Теперь же исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли министерства энергетики США и Объединенного центра искусственного фотосинтеза (JCAP) заявили о прорыве в этой области: они разработали новый фотоэлемент, который производит как электроэнергию, так и водород. Их концепция представлена в журнале Nature Materials.

При прямом производстве водорода с помощью фотоэлементов основная проблема заключается в том, чтобы использовать электрическое напряжение, которое генерируется в фотоэлементах, также и для прямого расщепления молекул воды. Дело в том, что другие материалы в таком фотоэлементе ограничивают свой потенциал — возбужденные электроны в кремнии теряют свою энергию еще до того, как выполнят свою работу. Исследователь из JCAP Гидеон Зегев сравнивает это с автомобилем, который может ездить только на первой передаче.

Ученые решили эту проблему, установив дополнительный электронный контакт на обратной стороне фотоэлемента. Таким образом, ток делится на две части: одна часть служит для разделения молекул воды, а другая — для генерации электрической энергии. На прототипе в лабораторных условиях ученые доказали, что эта концепция работает в принципе. Теперь они работают над дальнейшим развитием своей концепции.

По данным исследовательской группы, обычные солнечно-водородные фотоэлементы основе кремния и ванадата висмута в настоящее время достигают эффективности в 6,8%. Это означает, что 6,8% солнечной энергии, падающей на фотоэлемент, используется для получения водорода, а остальная энергия теряется. А вот в фотоэлементах американских ученых еще 13,4% солнечной энергии преобразуются в электроэнергию. Таким образом, их совокупная эффективность составляет 20,2%.

Источник: https://www.pv-magazine.de/2018/11/06/us-forscher-neuartige-solarzelle-liefert-gleichermassen-strom-und-wasserstoff/

Контакты

ул.Космонавтов 81/6, г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
nfo@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik