HPEV — гибридная фотоэлектрохимическая вольт ячейка

HPEV - гибридная фотоэлектрохимическая вольт ячейка

Американские учёные разработали новый рецепт искусственного фотосинтетического устройства, получившего название «гибридная фотоэлектрохимическая вольт ячейка» (HPEV — hybrid photoelectrochemical and voltaic). Устройство преобразует солнечный свет, выдавая в конечном итоге сразу два типа энергии — водородное топливо вкупе с электричеством. Подробности публикует издание «Nature Materials».

Как функционирует синтез производство?

Львиная доля водораспределительных устройств готовится на основе массивов материалов, поглощающих свет. В зависимости от состава материала, каждый слой поглощает различные длины волн солнечного спектра, начиная от менее энергичных длин волн инфракрасного излучения и заканчивая более энергичными длинами волн видимого или ультрафиолетового излучения.

Когда каждый слой поглощает свет, создаётся электрическое напряжение. Созданные каждым слоем напряжения объединяются воедино, за счёт чего получается достаточно большое напряжение, разделяющее воду на кислород и водородное топливо.

Но, по словам американских специалистов, проблема такой конфигурацией заключается в утрате высокопроизводительного потенциала кремния (являющегося самым эффективным компонентом систем), когда слои выступают частью устройства для разделения воды.

Ток, проходящий через устройство, ограничен другими материалами массива, которые не в состоянии показывать такую же продуктивную работу, как показывает кремний. Как следствие, система производит значительно меньше тока, чем способна производить по умолчанию. Чем меньше генерируемый ток, тем в меньшем количестве получается топливо.

Решение сложной проблемы систем

И вот, физики Мюнхенского технического университета Германии предложили удивительно простое решение этой сложной проблемы.

Передняя поверхность традиционных устройств разделения воды обычно предназначена для производства водородного топлива, а задняя поверхность служит в качестве электрической станции.

Чтобы обойти ограничения традиционной системы, немецкие физики добавили электрический контакт к задней поверхности кремниевого компонента, в результате чего получили устройство HPEV с двумя контактами вместо одного.

Дополнительный задний выход позволяет разделить ток на два потока. Одна часть тока способствует генерации водородного топлива, другая часть извлекается как электрический потенциал.

Рабочие ячейки HPEV собирают оставшиеся электроны, которые не способствуют выработке водородного топлива. Собранные остаточные электроны вместо этого используются для генерации электрической мощности, что приводит к резкому увеличению общей эффективности преобразования солнечной энергии.

Немецкие специалисты планируют продолжить исследования, чтобы ещё больше изучить концепцию HPEV для других применений, например таких, как сокращение выбросов двуокиси углерода.


При помощи информации: LBL