Рекордна ефективност за превръщане на слънчевата енергия във водород без редки метали
Използването на слънчевата енергия за разделяне на водата на съставните й части – тоест използването на слънчевата енергия за добиване на водородно гориво – обикновено се случва по един от следните два начина: като се използват фотоелектрохимични клетки директно за разделяне на водата или чрез слънчеви клетки за производство на електричество, което да захранва електролизер за разделяне на водните молекули.
Един проблем, свързан с втория метод, е това, че зависи от някои редки метали. Сега обаче учени от Федералния политехнически институт в Лозана (EPFL) са успели да постигнат същото с помощта на обикновени материали. Те са постигнали рекордни резлутати в използването на слънчева енергия за ефективно преобразуване на водорода.
В допълнение към никеловите и железните катализатори, използвани за електродите в електролизерите, изследователите са използвали вещества, поглъщащи слънчевата светлина, изработени от перовскит. Това е често срещан материал, особено в производството на слънчеви клетки. Перовскитът привлече голям интерес в последните години заради приложението си в различни видове слънчеви клетки.
Материалът, който би могъл да бъде по-евтина алтернатива на силиция (често използван във фотоволтаичните клетки), не е ново откритие. За пътви път е открит в планината Урал през 1839 г. Първоначално само оксидният минерал е бил наричан перовскит, но сега името обхваща и други елементи със същата кристална структура.
Екипът от лаборатория по фотоника и интерфейси в EPFL е, водена от докторанта Чингшан Луо, постигнал ефективност на конверсията на слънчева енергия във водород от 12,3%. Всеки процент на конверсия над 10 на сто се счита за изключително постижение. До този момент е известен само един случай, когато изследователи са постигнали по-висока степен на преобразуване – 12,4% през 1998 г.
Разликата между двете постижения е в това, че слънчевите клетки, използвани в начинанието през 1998 г., са използвали много по-скъпи материали, което означава, че е малко вероятно приложението да стане масово.
“Нашите електроди работят точно толкова добре, колкото и скъпите модели на основата на платина, които обичайно се използват“, каза Лиу. Другото предимство на тези перовскитени клетки е, че те могат да генерират по-висок волтаж – над 1V в сравнение с 0,7 V при силициевите клетки. Това означава, че за водната електролиза са нужни само две перовскитени клетки, вместо силициеви.
Всичко звучи чудесно, а някакъв недостатък няма ли? Има.
Сп. „Наука“ отбелязва, че „Един основен недостатък на тази система е нестабилността на перовскитните фотоволтаици, което води до разграждане на фото-тока за период от часове. Причината за нестабилността все още не е напълно изяснена.“ Учените се надяват, че този проблем може скоро да бъде решен.