Lēts ūdeņradis no saules gaismas un ūdens

Padarot saules fotoelektrisko materiālu izturīgāku, pētnieki, iespējams, ir atraduši veidu, kā mākslīgo fotosintēzi, tas ir, izmantojot saules gaismu, lai iegūtu degvielu, pietiekami lēti, lai konkurētu ar fosilo kurināmo.

Ja vēlaties, lai ūdeņradis darbinātu dzinēju vai kurināmā elementu, ir daudz lētāk to iegūt no dabasgāzes, nekā iegūt, sadalot ūdeni. Tomēr saules enerģija varētu konkurēt ar dabasgāzi kā ūdeņraža ražošanas veidu, ja saules process būtu 15–25 procenti efektīvs, saka ASV Enerģētikas departaments. Lai gan tas ir vairāk nekā divas reizes efektīvāks nekā pašreizējās pieejas, Stenfordas universitātes pētnieki nesen ir izstrādājuši materiālus, kas varētu ļaut sasniegt šo mērķi. Darbs ir aprakstīts žurnālā Zinātne .

Viens no veidiem, kā iegūt ūdeņradi, izmantojot saules gaismu, ir izmantot saules paneli elektrības ražošanai un pēc tam izmantot šo elektroenerģiju, lai darbinātu komerciālu elektrolizatoru, kas sadala ūdeni, veidojot ūdeņradi un skābekli. Taču saules paneļa un elektrolizatora apvienošana vienā ierīcē varētu būt lētāka un efektīvāka. Elektroni, kas rodas, gaismai saskaroties ar fotoelementu materiālu, varētu veicināt ķīmiskās reakcijas, un vienas iekārtas kapitāla izmaksas, visticamāk, būtu zemākas par divu iekārtu izmaksām (skatiet sadaļu Zaļāka “mākslīgā lapa”, Sun Catalytix meklē otro darbību ar plūsmas akumulatoru un mākslīgo akumulatoru. Fotosintēzes piepūle sakņojas ).

Jau kādu laiku pētnieki ir zinājuši, ka, apvienojot divus saules bateriju materiālus šādā sistēmā, efektivitāte varētu sasniegt 15 līdz 25 procentus. Viena saules baterija nodrošinātu pusi no ūdens sadalīšanas reakcijas, veidojot ūdeņradi. Otrs varētu veidot skābekli.

Ūdeņraža daļa tagad ir gandrīz atrisināta, taču pētniekiem ir bijušas problēmas ar skābekļa pusi. Šai reakcijai visefektīvākie saules bateriju materiāli (piemēram, silīcijs) ātri korozējas. Stenfordas pētnieki atklāja, ka viņi var nodrošināt silīcija kalpošanas laiku vairākas dienas, nevis tikai dažas stundas, pārklājot to ar aizsargājošu niķeļa slāni, kura biezums ir tikai divas miljardu daļas metra. Materiāli trīs dienas sadalīja ūdeni, pirms pētnieki pārtrauca eksperimentu, lai pārbaudītu materiālu bojājumus. Viņi neatrada nevienu.

Citi materiāli, piemēram, metālu oksīdi, var kalpot tik ilgi, taču tie ļoti lēni sadala ūdeni. Jaunie materiāli ir daudz ātrāki, saka Džons Tērners , pētnieks uzņēmumā Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija Golden, Kolorādo. Viņš saka, ka vairāk nekā 40 gadu darbs pie oksīdiem nav devis šādu rezultātu.

Var paiet kāds laiks, līdz materiāli tiks izmantoti komerciālā ūdeņraža ražošanā. Lai sasniegtu nepieciešamo efektivitāti, materiāli joprojām būtu jāiekļauj sistēmā, kas izmanto divas saules baterijas. Un liels atlikušais jautājums ir, cik ilgi materiāli var kalpot. Lai sistēma būtu ekonomiska, tai būtu jādarbojas vismaz piecus gadus, saka Tērners.

paslēpties