Obiecujący krok w kierunku całodobowej energii słonecznej

Jeśli energia słoneczna ma stać się głównym źródłem energii elektrycznej na całym świecie, będziemy potrzebować tanich sposobów przechowywania energii ze słońca, gdy nie świeci. Artykuł opublikowany w czasopiśmie Nauka w tym tygodniu donosi o dużym kroku w kierunku takiego systemu. Naukowcy opracowali urządzenie, które tanio i wydajnie przekształca energię słoneczną w wodór, który może być wykorzystywany jako paliwo i łatwo magazynowany.

Energia słoneczna dostarczana do tych elektrod pozwala im wytwarzać wodór i tlen z wody.

Michael Graetzel , który kieruje Laboratorium Fotoniki i Interfejsów w Ecole Polytechnique w Lozannie w Szwajcarii, wraz z kolegami z Korei i Singapuru zbudował urządzenie, które wykorzystuje energię elektryczną i materiały katalityczne do wytwarzania wodoru i tlenu z wody. Ten nowy rozdzielacz wody, jak znane są tego typu urządzenia, jest bardzo wydajny, wykorzystuje tanie i powszechnie dostępne materiały oraz jest łatwy w wykonaniu.

Naukowcy od dziesięcioleci badają rozdzielanie wody zasilane energią słoneczną i chociaż wykazali doskonałą wydajność w jednej lub dwóch częściach takiego urządzenia, nikt nie zbudował kompletnego systemu, który byłby praktyczny.

Nowe urządzenie jest godne uwagi, ponieważ spełnia trzy z czterech kryteriów wymaganych dla praktycznego urządzenia: wysoka wydajność, niski koszt i wykorzystanie obfitych materiałów (a więc może być używane na dużą skalę). Następnym krokiem jest spełnienie czwartego kryterium – niezawodności. Urządzenie wykorzystuje nowatorskie, stosunkowo wysokonapięciowe ogniwa słoneczne do generowania potrzebnej energii elektrycznej, a także niedrogie nowe materiały katalityczne na bazie niklu i żelaza na dwie elektrody — jedna wytwarza wodór, a druga tlen.

Katalizatory zbudowano na podstawie wcześniejszych prac, które wykazały, że wodorotlenek niklu jest obiecującym katalizatorem i że dodanie żelaza może go ulepszyć. Naukowcy dodali żelazo do wodorotlenku niklu, aby utworzyć strukturę warstwową, a następnie umieścili katalizator na porowatej piance niklowej, aby zwiększyć obszar, na którym mogą zachodzić reakcje, przyspieszając je.

Ogniwa słoneczne wykorzystują niedrogi i łatwy w produkcji materiał znany jako perowskit, który wzbudza podekscytowanie w społeczności naukowej, ponieważ wydajność poprawia się w zawrotnym tempie w ciągu ostatnich kilku lat (patrz Materiał, który może sprawić, że energia słoneczna będzie „brudnie tania” i kontrolowane kryształy sprawiają, że nowy materiał słoneczny jest praktyczny).

Solarny rozdzielacz wody przechowuje 12,3 procent energii słonecznej w postaci wodoru. To może wydawać się niewielką ilością, ale weź pod uwagę, że większość ogniw słonecznych przekształca tylko 16 procent energii słonecznej w energię elektryczną, bez dodatkowego etapu przekształcania tej energii w łatwy do przechowywania wodór.

Potrzeba więcej pracy, zanim urządzenie stanie się praktyczne. Po pierwsze, trwa tylko kilka godzin, zanim wydajność ogniwa słonecznego szybko spadnie. Naukowcy nie są pewni, dlaczego materiały perowskitowe szybko się degradują, ale poczynili postępy – na przykład przez dodanie warstwy węgla lub poprawę sposobu, w jaki ogniwa słoneczne są uszczelnione przed żywiołami. Naukowcy niedawno zademonstrowali ogniwo słoneczne z perowskitu, które działało ponad miesiąc.

ukryć