Et lovende skridt mod solenergi døgnet rundt

Hvis solenergi skal blive en primær kilde til elektricitet rundt om i verden, har vi brug for billige måder at lagre energi fra solen på, når den ikke skinner. En artikel offentliggjort i tidsskriftet Videnskab denne uge rapporterer et stort skridt hen imod et sådant system. Forskere har udviklet et apparat, der billigt og effektivt omdanner energien i sollys til brint, som kan bruges som brændstof og nemt opbevares.

Solenergi leveret til disse elektroder giver dem mulighed for at producere brint og ilt fra vand.

Michael Graetzel , som leder Laboratory of Photonics and Interfaces på Ecole Polytechnique i Lausanne, Schweiz, sammen med kolleger i Korea og Singapore, byggede en enhed, der bruger elektricitet og katalysatormaterialer til at lave brint og oxygen fra vand. Denne nye vandsplitter, som sådanne enheder er kendt, er yderst effektiv, bruger billige og rigelige materialer og er nem at lave.

Forskere har forfulgt solcelledrevet vandopdeling i årtier, og selvom de har vist stor ydeevne i en eller to dele af sådan en enhed, har ingen bygget et komplet system, der er praktisk.

Den nye enhed er bemærkelsesværdig, fordi den opfylder tre af de fire kriterier, der er nødvendige for en praktisk enhed: høj effektivitet, lav pris og brugen af ​​rigelige materialer (så den kan bruges i stor skala). Det næste skridt er at opfylde det fjerde kriterium - pålidelighed. Enheden bruger nye, relativt højspændingssolceller til at generere den nødvendige elektricitet sammen med billige nye katalysatormaterialer baseret på nikkel og jern til to elektroder - den ene producerer brint, og den anden laver ilt.

Katalysatorerne byggede på tidligere arbejde, der viser, at nikkelhydroxid er en lovende katalysator, og at tilsætning af jern kunne forbedre den. Forskerne tilføjede jern til nikkelhydroxid for at danne en lagdelt struktur og satte katalysatoren på et porøst nikkelskum for at øge det område, hvor reaktionerne kan finde sted, og fremskynde dem.

Solcellerne bruger et billigt og let fremstillet materiale kendt som perovskit, som har skabt begejstring i forskersamfundet, fordi effektiviteten er blevet forbedret i et hæsblæsende tempo i løbet af de sidste par år (se Et materiale, der kunne gøre solenergi 'Snavsbilligt' og kontrollerede krystaller gør et nyt solmateriale praktisk).

Solvandssplitteren lagrer 12,3 procent af energien i sollys i form af brint. Det kan virke som en lille mængde, men overvej, at de fleste solceller kun omdanner 16 procent af energien i sollys til elektricitet, uden det ekstra trin at omdanne denne energi til brint, der er let at opbevare.

Der skal mere arbejde til, før enheden kan være praktisk. Dels varer det kun et par timer, før solcellens ydeevne hurtigt falder. Forskere er ikke sikre på, hvorfor perovskitmaterialer nedbrydes hurtigt, men de har gjort fremskridt - såsom ved at tilføje et lag kulstof eller forbedre den måde, solcellerne er forseglet mod elementerne. Forskere påviste for nylig en perovskit-solcelle, der varede over en måned.

skjule