Новы стандарт тэхналогіі зялёнага вадароду, устаноўлены інжынерамі Універсітэта Райса.
Інжынеры Універсітэта Райса могуць павярнуцца сонечнае святло ў вадарод з рэкорднай эфектыўнасцю дзякуючы прыладзе, якое аб'ядноўвае наступнае пакаленне галогенидных пераўскітных паўправаднікоў* з электракаталізатары у адным, трывалым, эканамічна эфектыўным і маштабуемым прыладзе.
па даследаванне апублікавана ў Nature Communications, прылада дасягнула 20.8% эфектыўнасці пераўтварэння сонечнай энергіі ў вадарод.
Новая тэхналогія з'яўляецца значным крокам наперад у галіне чыстай энергіі і можа служыць платформай для шырокага спектру хімічных рэакцый, якія выкарыстоўваюць сонечную назапашаную электрычнасць для пераўтварэння сыравіны у паліва.
Лабараторыя хімічнай і біямалекулярнай інжынерыі Адыцья Мохітэ пабудаваў убудаваны фотарэактар з выкарыстаннем антыкаразійнага бар'ера, які ізалюе паўправаднік ад вады, не перашкаджаючы пераносу электронаў.
«Выкарыстанне сонечнага святла ў якасці крыніцы энергіі для вытворчасці хімічных рэчываў з'яўляецца адной з самых вялікіх перашкод на шляху эканомікі чыстай энергіі», - сказаў Осцін Фер, дактарант хімічнай і біямалекулярнай інжынерыі і адзін з вядучых аўтараў даследавання.
«Наша мэта складаецца ў тым, каб пабудаваць эканамічна мэтазгодныя платформы, якія могуць вырабляць сонечнае паліва. Тут мы распрацавалі сістэму, якая паглынае святло і выконвае электрахімічны працэс водарасшчапляльнай хіміі на яго паверхні».
Прылада вядомая як фотаэлектрахімічны элемент, таму што паглынанне святла, яго пераўтварэнне ў электрычнасць і выкарыстанне электрычнасці для харчавання хімічнай рэакцыі адбываюцца ў адной прыладзе. Да гэтага часу выкарыстанню фотаэлектрахімічнай тэхналогіі для атрымання зялёнага вадароду перашкаджала нізкая эфектыўнасць і высокі кошт паўправаднікоў.
«Усе прылады гэтага тыпу вырабляюць зялёны вадарод, выкарыстоўваючы толькі сонечнае святло і ваду, але наша з'яўляецца выключным, таму што мае рэкордную эфектыўнасць і выкарыстоўвае паўправаднік, які вельмі танны», - сказаў Фер.
,en Лабараторыя Mohite і яго супрацоўнікі стварылі прыладу, паварочваючы іх высокаканкурэнтная сонечная батарэя у рэактар, які мог бы выкарыстоўваць сабраную энергію для расшчаплення вады на кісларод і вадарод.
Праблема, якую ім прыйшлося пераадолець, заключалася ў тым, што галагенідныя пераўскіты* надзвычай няўстойлівыя ў вадзе, а пакрыцця, якія выкарыстоўваюцца для ізаляцыі паўправаднікоў, у выніку альбо парушалі іх функцыянаванне, альбо пашкоджвалі іх.
«За апошнія два гады мы спрабавалі розныя матэрыялы і тэхнікі, — сказаў ён Майкл Вонг, інжынер-хімік Райс і сааўтар даследавання.
Пасля таго, як працяглыя выпрабаванні не далі жаданага выніку, даследчыкі нарэшце знайшлі выйгрышнае рашэнне.
«Наша галоўная думка заключалася ў тым, што вам патрэбныя два пласта бар'ера: адзін для блакіроўкі вады, а другі для добрага электрычнага кантакту паміж пластамі пераўскіта і ахоўным пластом», — сказаў Фер.
«Нашы вынікі з'яўляюцца самай высокай эфектыўнасцю для фотаэлектрахімічных элементаў без сонечнай канцэнтрацыі і лепшымі ў цэлым для тых, хто выкарыстоўвае галогенидные пераўскітныя паўправаднікі.
«Гэта ўпершыню ў вобласці, у якой гістарычна дамінавалі празмерна дарагія паўправаднікі, і, магчыма, упершыню ўяўляе сабой шлях да камерцыйнай магчымасці такога тыпу прылад», — сказаў Фер.
Даследчыкі паказалі, што іх дызайн бар'ера працуе для розных рэакцый і з рознымі паўправаднікамі, што робіць яго прыдатным для многіх сістэм.
«Мы спадзяемся, што такія сістэмы паслужаць платформай для прыцягнення шырокага спектру электронаў да рэакцый утварэння паліва з выкарыстаннем вялікай колькасці сыравіны з толькі сонечным святлом у якасці крыніцы энергіі», — сказаў Мохіт.
«Пры далейшых паляпшэннях стабільнасці і маштабу гэтая тэхналогія можа адкрыць вадародную эканоміку і змяніць тое, як людзі робяць рэчы з выкапнёвага паліва на сонечнае», - дадаў Фер.
Пяроўскітэ – Гэты мінерал мае большую электраправоднасць, чым крэмній, і менш далікатны. На Зямлі яго таксама значна больш. За апошняе дзесяцігоддзе значныя намаганні прывялі да ўражлівых распрацовак, але яго прыняцце ў будучай оптаэлектроніцы застаецца праблемай.
Пераўскітныя фотаэлектрычныя элементы ўсё яшчэ нестабільныя і заўчасна старэюць. Больш за тое, яны ўтрымліваюць свінец, матэрыял, які вельмі шкодны для навакольнага асяроддзя і здароўя чалавека. Па гэтых прычынах панэлі не могуць быць прададзеныя.
Галогенированные гібрыдныя пераўскіты гэта клас паўправадніковых матэрыялаў, якія былі ў цэнтры ўвагі асаблівых даследаванняў у апошнія гады з-за іх выдатных фотаэлектрычных уласцівасцей і іх прымянення ў фотаэлектрычных сістэмах.
