Hybridzelle verwandelt Sonnenlicht und Wasser in Wasserstoff und Strom

Eine der wichtigsten Methoden der Wasserstoff für die Brennstoffzellen zu verwenden ist künstliche Photosynthese to split water into hydrogen and oxygen, aber diese Geräte leiden immer noch unter einigen Effizienzprobleme. Nun wird ein neues Hybrid-Gerät kann in der Lage sein, einen Teil der Energie zu erholen, die anders gehen würden zu vergeuden, durch die Herstellung sowohl Wasserstoff und Strom.

Große Fortschritte wurden kürzlich in Wasserstoffproduktion aus künstlicher Photosynthese gemacht, Verbesserung der Wirksamkeit, Senkung der Kosten, und Entwicklung von cleveren Systemen, um es zu arbeiten, mögen Rigs that float on the ocean and harvest hydrogen from the water below.

Doch trotz Verbesserungen, Effizienz bleibt auf anhaltendes Problem. Viele künstliche Photosynthese-Geräte können nur die Verwendung von einem einstelligen Prozentsätze der Sonne machen, die sie trifft, im Vergleich zu regulären Photovoltaik-Anlagen that often reach 20 Prozent Umwandlungseffizienzen, und sind dafür bekannt, so hoch zu erhalten, wie 45 Prozent. Die Forscher auf die neue Studie, von Berkeley Lab und dem gemeinsamen Zentrum für Künstliche Photosynthese (JCAP), die nicht von einer Siliziumkomponente der wasserspaltenden Geräte verantwortlich gemacht der Silizium-Wirksamkeit für die Senkung.

“Es ist wie immer ein Auto im ersten Gang läuft,” sagt Gideon Segev, Hauptautor der Studie. “Dies ist die Energie, die Sie ernten könnten, sondern weil Silizium wird bei seinem maximalen Leistungspunkt nicht wirkenden, die meisten der angeregten Elektronen in Silizium haben nirgendwo zu gehen, so verlieren sie ihre Energie, bevor sie verwendet werden, nützliche Arbeit zu tun.”

The answer might be surprisingly simple – why not just let those electrons out? Um dies zu tun, the researchers added a second electrical contact to the back of the silicon component in the device. That splits the current produced by the sunlight’s energy, allowing some of the current to split the water into hydrogen and oxygen, and some to be captured as electricity. They dubbed the new device a hybrid photoelectrochemical and voltaic (HPEV) Zelle.

For reference, the researchers calculated that a conventional artificial photosynthesis device using silicon and bismuth vanadate would have an efficiency of 6.8 Prozent. By comparison, a HPEV cell made using these same components would convert an extra 13.4 Prozent der Sonnenenergie in Strom. Zusammen mit 6.8 Prozent, die in die Produktion von Wasserstoff los ist, die Zelle würde eine kombinierte Effizienz von 20.2 Prozent.

Die Forscher testeten zuerst ihre HPEV Design von Simulationen laufen, vor dem Bau eines Prototyps. sicher genug, die realen Gerät funktioniert wie erhofft. Das Team plant die Verbesserung der Vorrichtung fortzusetzen, sowie die Untersuchung anderer Anwendungen für sie, einschließlich einer Verringerung der CO2-Emissionen.

Quelle: newatlas.com, von Michael Irving