Встановлено новий світовий рекорд ефективності отримання водню за допомогою сонячної енергії

отримання водню

Учені з Національної Лабораторії поновлюваних джерел енергії (National Renewable Energy Laboratory, NREL) американського Міністерства енергетики (Department of Energy, DOE) встановили новий світовий рекорд ефективності отримання водню за рахунок прямого використання сонячної енергії.

Цей рекорд, отримані за допомогою технології фотоелектрохімічного процесу розщеплення води, склав 16.2 відсотка, а попередній рекорд, встановлений в 2015 році міжнародною групою вчених, становив 14 відсотків.

Фотоелектрохімічні перетворюючі осередки, за допомогою яких було встановлено рекорд ефективності, є модернізованим варіантом осередків, розроблених групою Джона Тернера (John Turner) в 1990-х роках в стінах лабораторії NREL. І в старих і в нових осередках використовуються багатошарові структури, виготовлені з тандемних напівпровідникових матеріалів, занурені в розчин кислотного електроліту. На відміну від оригінального пристрою, виготовленого переважно з фосфіду індію-галію (GaInP2), шар якого був вирощений поверх шару арсеніду галію (GaAs), новий осередок має дзеркально перевернуту структуру.

Такі зміни структури дозволили дослідникам замінити деякі з шарів арсеніду галію шарами арсеніду галію-індію. Крім цього, в структуру нового осередку був введений додатковий верхній шар фосфіду алюмінію-індію (AlInP), призначенням якого було усунення що виникають при виробництві дефектів поверхні, які знижують ефективність осередки і зменшують її робочий ресурс.

Слід зазначити, що використання багатошарових напівпровідників є новим і перспективним способом прямого розщеплення води за допомогою тільки енергії сонячного світла. Інші методи, в яких використовується енергія сонячного світла, використовують сонячні батареї для отримання електрики, яке подається в пристрій електрохімічного розщеплення води, в електролізер. За рахунок багаторазового перетворення енергії ефективність найкращих таких систем не перевищує 12 відсотків, а ефективність навіть самого першого пристрою прямого “сонячного” розщеплення води на кисень і водень, відразу склала 12.4 відсотка.

І на завершення слід зазначити, що дані роботи були проведені вченими в рамках проекту американського Міністерства енергетики, кінцевою метою якого є отримання водню за допомогою екологічно чистої енергії за вартістю не більше двох доларів за кілограм. І навіть з урахуванням нової рекордної ефективності нові осередки не відповідають всім встановленим Міністерством критеріям і вимогам. Крім цього, нова конструкція сонячних водневих осередків ще не забезпечує того рівня надійності і довговічності, який потрібно для практичного їх використання для отримання водневого палива. Але вчені з NREL активно продовжують роботи за вказаним напрямком і, цілком ймовірно, що їм вдасться в майбутньому знайти підходящі рішення якщо не всіх, то більшості з перерахованих вище проблем.

 

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*