Ang Isang Makapangyarihang Bagong Solar Cell ay Gumagawa ng Parehong Hydrogen Fuel at Electrical Power

Sa isang field na mahalagang tubig-baluktot ay nakakatugon sa nababagong enerhiya, matagumpay na hinawahan ng mga mananaliksik ang potosintesis upang hatiin ang tubig upang makabuo ng fuel ng haydrodyen. Ang paghahati ng H2O sa antas ng molekular nito ay isang bagay na ginagawa ng mga siyentipiko sa loob ng higit sa 200 taon, at maaaring hawakan ang mapanatag na susi sa isang emission-free na ekonomiya ng haydroga - kung maaari lamang itong mapabilis.

Sa kabutihang palad kami ay gumawa ng pag-unlad sa pagbaba ng mga gastos, at ang mga mananaliksik ay nakuha din malapit sa mastering ang sining ng artipisyal na potosintesis, ngunit ang mababang kahusayan ay nagpapanatili ng proseso mula sa pangangarap malaki, hanggang ngayon.

Iyon ay ayon sa isang bagong papel na inilabas noong Lunes Mga Materyales sa Kalikasan sa pamamagitan ng Lawrence Berkeley National Laboratory na nagtatanghal ng simple, eleganteng hybrid solution na bypasses ang kasalukuyang bottleneck para sa photoelectrochemical cells.

"Ito ay isang libreng tanghalian," sinabi ng nangunguna na mananaliksik na si Gideon Segev Kabaligtaran.

Kaugnay na Video

Photoelectrochemical Cells Ang Tubig ng Agham at Banayad na Bending

Ang mga photoelectrochemical cell ay karaniwang isang stack ng iba't ibang mga materyales na sumipsip ng liwanag. Ang bawat layer ay sumisipsip ng iba't ibang haba ng daluyong, na nagtatayo ng mga de-koryenteng voltages na humantong sa isang boltahe na sapat na malakas upang hatiin ang tubig sa oxygen at hydrogen fuel.

Ito, natural, tulad ng magandang paggamit ng sikat ng araw. Ngunit kahit na ang silicon solar cells ay gumagana nang maayos, ang mga isyu ay lumabas kapag ang iba pang mga materyales sa stack ay hindi maaaring tumugma sa pagganap nito, na nagpapahintulot sa enerhiya na mag-aksaya.

"Kailangan mo ng dalawang materyales, sa perpektong silikon at sa itaas ng ilang ibang materyal na sumisipsip ng mas masiglang bahagi ng materyal," sabi ni Segev. "Ang bottleneck sa system ay at palaging magiging iba pang materyal, kaya ang pananaliksik ay kadalasang ginagawa ang iba pang materyal na mas mahusay."

Paano Nagtatanghal ang mga Electron ng Elegant Solution

Sa napakaraming pananaliksik na nakatuon sa "ibang materyal," nagpasiya si Segev at ang kanyang pangkat na tumalikod, tinitingnan kung paano nila mas mahusay ang buong sistema. At natanto nila na may isang buong iba pang mapagkukunan ng enerhiya na naghihintay na ma-tapped: mga elektron.

"Mayroon kang materyal na semiconductor na ito at sumisipsip ng liwanag. Ang liwanag ay maaaring iisipin bilang isang maliit na butil. Kaya kapag ang isang photon ay nasisipsip, nagbibigay ito ng lakas nito sa elektron, sa kanyang nasasabik na estado, "paliwanag ni Segev. "Maaari mong sabihin ang elektron ay may isang tiyak na oras bago ito mawalan ng enerhiya nito, ang enerhiya na ibinigay ng mga photon.

Ang nakaraang pananaliksik ay pinapayagan lamang ang mga selula na magpainit at hayaan ang enerhiya na mapawi. Ang koponan ni Segev ay literal na nagbigay ng lakas ng elektron sa isang labasan. Habang ang karamihan sa mga aparatong pinaghahati ng tubig ay kadalasan ay may dalawang panig, ang isa ay upang makagawa ng solar fuels at ang iba pa upang palabasin ang kasalukuyang, ang bagong prototype ay may dalawang saksakan sa likod, isa para sa solar fuel generation at isa para sa de-kuryenteng kapangyarihan. Dalawang uri ng enerhiya, isang cell.

Ang prototype - na kinuha ng 19 na mga infuriating iteration sa loob ng isang taon upang lumikha - ay may potensyal na dramatic ang kahusayan rate ng solar na enerhiya sa hydrogen fuel mula sa kasalukuyang rate nito, 6.8 porsiyento. Gamit ang perpektong materyales, ang grupo ay kinakalkula ang isang potensyal na pagtaas sa 20.2 porsyento, ang tatlong beses ang rate ng mga maginoo solar hydrogen cells.

Biglang, ang solar-hydrogen fueling stations ng hinaharap ay hindi mukhang walang pag-asa, bagaman kinakailangan ang karagdagang pananaliksik bago natin maipapakita ang hydrogen powered utopia.

"Kung gagana ito ng mahusay at maging mapagkumpetensyang gastos, marahil maaari naming simulan ang pakikipag-usap tungkol sa komersyal o hydrogen fueling istasyon na pinapatakbo ng araw," sabi ni Segev. "Ngunit sa palagay ko lahat ng ito ay napakaliit sa yugtong ito, kaya hindi namin sa isang punto kung saan maaari naming makipag-usap tungkol sa paggawa ng ito ng isang teknolohiya ng mga tao na makita sa kanilang buhay bukas ng umaga."

Ngunit si Segev, maaari kaming managinip.

Pagwawasto: Ang isang nakaraang bersyon ng kuwento na mali ang nakalimbag na ang prototype ay nakakuha ng triple na kahusayan, habang nananatili itong isang pagkalkula. Ang kuwento ay na-update na may karagdagang komento mula sa may-akda ng pag-aaral.