خلية هجينة يتحول ضوء الشمس والماء الى الهيدروجين والكهرباء

واحدة من الطرق الرئيسية لإنتاج الهيدروجين لخلايا الوقود هو استخدام التمثيل الضوئي الاصطناعي لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين, ولكن هذه الأجهزة لا تزال تعاني من بعض القضايا كفاءة. الآن قد يكون جهاز هجين جديد قادر على استعادة بعض من الطاقة التي كانت ستذهب إلى النفايات, من خلال إنتاج كل من الهيدروجين والكهرباء.

وقد بذلت خطوات كبيرة في الآونة الأخيرة في إنتاج الهيدروجين من التمثيل الضوئي الاصطناعي, تحسين نجاعة, خفض كلفة, وتطوير أنظمة ذكية لوضعها في العمل, مثل منصات التي تطفو على المحيط وتحصد الهيدروجين من الماء الموجود بالأسفل.

ولكن على الرغم من التحسينات, تبقى الكفاءة على مشكلة مستمرة. يمكن أن العديد من أجهزة الضوئي الاصطناعي من شأنه سوى استخدام النسب المئوية من رقم واحد من أشعة الشمس التي يضربهم, مقارنة العادية النظم الكهربائية الضوئية التي تصل في كثير من الأحيان 20 كفاءات التحويل في المئة, وكان معروفا أن يحصل عال كما 45 نسبه مئويه. الباحثون في الدراسة الجديدة, من مختبر بيركلي والمركز المشترك لعملية التمثيل الضوئي الاصطناعي (JCAP), باللوم على مكونات غير السيليكون الأجهزة المياه تقسيم لاسقاط فعالية السيليكون.

“انها مثل دائما تشغيل السيارة في الأولى والعتاد,” يقول جدعون سيغيف, المؤلف الرئيسي للدراسة. “هذا هو الطاقة التي يمكن أن الحصاد, ولكن بسبب السيليكون لا تتصرف عند نقطة أقصى قوتها, أكثر من الإلكترونات المثارة في السيليكون لديهم مكان يذهبون إليه, لذلك فإنها تفقد طاقتها قبل أن يتم الاستفادة منهم القيام بعمل مفيد.”

قد تكون الإجابة بسيطة للغاية - لماذا لا مجرد ترك تلك الإلكترونات خارج? لنفعل ذلك, وأضاف الباحثون الاتصال الكهربائية الثاني إلى الجزء الخلفي من عنصر السيليكون في الجهاز. الذي يقسم الحالية التي تنتجها الطاقة في أشعة الشمس ل, السماح لبعض من التيار لتقسيم الماء إلى هيدروجين وأكسجين, وبعض ليتم القبض كالكهرباء. انهم اطلق عليها اسم الجهاز الجديد الكهروكيميائي الهجين وفلطائي (HPEV) زنزانة.

كمرجع, يحسب الباحثون أن جهاز التمثيل الضوئي الاصطناعي التقليدي باستخدام السليكون والبزموت فانادات سيكون له كفاءة 6.8 نسبه مئويه. بالمقارنة, قامت خلية HPEV باستخدام هذه المكونات نفسها من شأنه تحويل مبلغ إضافي 13.4 في المئة من الطاقة الشمسية إلى كهرباء. جنبا إلى جنب مع 6.8 في المئة ما يجري في إنتاج الهيدروجين, أن الخلية لديها كفاءة مجتمعة 20.2 نسبه مئويه.

اختبر الباحثون أول تصميم HPEV عن طريق تشغيل المحاكاة, قبل بناء نموذج. متأكد بما فيه الكفاية, عملت جهاز في العالم الحقيقي والمأمول. يخطط الفريق لمواصلة تحسين الجهاز, وكذلك التحقيق في التطبيقات الأخرى، لأنها, بما في ذلك خفض انبعاثات CO2.

مصدر: newatlas.com, مايكل ايرفينغ