Новый аппарат для стабильного искусственного фотосинтеза, созданный в Мичиганском университете, удвоил эффективность сбора солнечного света для расщепления пресной и соленой воды и производства водорода для топливных элементов.
Прибор также можно перенастроить для превращения в топливо углекислого газа, сообщает sciencedaily.com.
Водород – экологически дружественное горючее, но его производство не всегда является таковым. Традиционные методы требуют применения электричества или природного газа. Способ исследователей основан на непосредственном расщеплении воды солнечным светом.
«Если мы сможем напрямую хранить солнечную энергию в виде химического топлива, как это делает природа при фотосинтезе, то мы решим фундаментальную проблему возобновляемых источников», — сказал профессор Мичиганского университета Цзэтянь Ми, возглавлявший проект во время работы в Университете Макгилла.
Устройство сделано из тех же материалов, что и солнечные коллекторы, и другая электроника. Список включает кремний и нитрид галлия. С готовым к промышленному применению дизайном, работающим только на солнечном свете и соленой воде, устройство может проложить путь для крупномасштабного производства чистого водородного топлива.
В прошлом КПД прямых солнечных разделителей воды лишь слегка превышал 1%. Ми с командой добились стабильной эффективности более 3%. Для этого исследователи создали наномерный городской пейзаж из башен нитрида галлия, генерирующих электрическое поле. Они превращают свет или фотоны в подвижные электроны и положительно заряженные «дыры». Они расщепляют воду на водород и кислород.
«При попадании фотонов на панель, электрическое поле помогает разделить фотогенерированные электроны и дыры для эффективного электролиза», — сказал аспирант Университета Макгила, Факрул Алам Чоудхури.
Профессор Ми отметил, что уже при КПД в 5% систему можно выводить на рынок. Но авторы надеются добиться эффективности в 20-30%. Они также отметили, что устройство может удалять из атмосферы углекислый газ, как это делают растения.
