Получение водорода с помощью фотосинтеза

Большинство ученых и специалистов, занимающиеся возобновляемой энергетикой, единодушны во мнении, что одним из основных источников энергии будущего, является водород. Уже сегодня есть транспортные средства и механизмы, успешно работающие на водородных топливных ячейках. Однако, процесс становления водородной энергетики сдерживает традиционный способ получения водорода методом электролиза, из-за энергоемкости и дороговизны.

Поэтому, во всех странах мира идет интенсивная работа поиска технологий более дешевого получения водорода без негативного влияния на экологическую среду. Предлагаю уважаемому читателю ознакомиться с открытием, сделанным немецкими учеными в этой области.

Совместная группа ученых, которую возглавляет Институт солнечных энергий Фраунгофера (Fraunhofer ISE), с участием Илменауського университета технологий, создала новые высокоэффективные солнечные элементы для получения водорода. Солнечные батареи на их основе отличаются высокой производительностью и могут использоваться для прямого расщепления воды с помощью солнечного света – без применения электролиза.

Ученые добились беспрецедентного уровня эффективности солнечных батарей во всем мире: 24,3% солнечного света, поглощенного выращенными специализированными солнечными элементами на основе кремния, которые преобразуют свет и генерируют в электрическую или химическую энергию.

По мнению исследователей, это является важной вехой развития новых солнечных фотоэлементов, которые могли бы заменить обычные солнечные батареи в будущем. Особым преимуществом новых солнечных ячеек является то, что они могут быть использованы для «искусственного фотосинтеза» – получения водорода и кислорода путем расщепления молекулы воды за счет энергии фотонов.

В ходе работы над проектом, получившим название MehrSi, который финансируется Федеральным министерством образования и исследований Германии, ученые задались вопросом: как наилучшим образом объединить кремний, экономически эффективный материал, наиболее часто используемый в производстве солнечных батарей, с силовыми полупроводниками группы III-V (бор, кремний, германий, фосфор) так, чтобы солнечный свет преобразовывался в полезную энергию с максимальной эффективностью? Чтобы найти ответ, инженеры, специализирующиеся на фундаментальных энергетических материалах из TUI, разработали новый способ улучшения взаимодействия между кремнием и разными слоями полупроводников, что и определило их производительность.

Результаты исследований проекта MehrSi также является знаковым при получении новых солнечных элементов, для прямого расщепления воды. В таких фотоэлектрохимических ячейках вода эффективно разлагается на свои компоненты водород и кислород с помощью солнечного света — поэтому эксперты также говорят о процессе «искусственный фотосинтез». Профессор Томас Ханнаппел, заведующий кафедрой «Основы энергетических материалов», координатор научно-исследовательской работы в ТУ Ильменау, объясняет преимущества новой технологии солнечной ячейки:

«Эффективно расщеплять воду с помощью простого солнечного элемента без дополнительных компонентов ранее не представлялось возможным. Теперь это могут делать устройства, разработанные в проекте MehrSi. Это ведет к совершенно новым подходам к производству и хранению водорода за счет солнечной энергии».

Усовершенствования, сделанные учеными в рамках проекта «MehrSi» открыли двери для производственных процессов, которые обеспечивают практически безупречную передачу энергии между различными материалами солнечной ячейки. Получение водорода расщеплением воды с помощью фотосинтеза и его производство, станет ключевым носителем энергии в устойчивой энергосистеме будущего.

На следующем этапе такие ячейки могут быть использованы для фотоэлектрохимического процесса, при котором, солнечный свет сможет превращать углекислый газ в пригодное для использования топливо.

По материалам источника:

На этом пока все.smiley Но не забывайте пожалуйста поделиться прочитанным с друзьями!