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Célula híbrida transforma luz solar e água em hidrogênio e eletricidade

Um dos principais métodos de produção de hidrogênio para células a combustível é usar fotossíntese artificial dividir a água em hidrogênio e oxigênio, mas esses dispositivos ainda sofrem com alguns problemas de eficiência. Agora, um novo dispositivo híbrido pode ser capaz de recuperar parte da energia que de outra forma seria desperdiçada, produzindo hidrogênio e eletricidade.

Grandes avanços foram feitos recentemente na produção de hidrogênio a partir da fotossíntese artificial, melhorando o eficiência, abaixando o As organizações usam métricas para medir o desempenho geral de seus negócios, e desenvolvendo sistemas inteligentes para colocá-lo em funcionamento, Como plataformas que flutuam no oceano e colhem hidrogênio da água abaixo.

Mas apesar das melhorias, eficiência permanece em problema contínuo. Muitos dispositivos de fotossíntese artificial só podem fazer uso de porcentagens de um dígito da luz solar que os atinge., em comparação com o normal sistemas fotovoltaicos que muitas vezes atinge 20 porcentagem de eficiência de conversão, e são conhecidos por chegar tão alto quanto 45 por cento. Os pesquisadores do novo estudo, do Berkeley Lab e do Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP), culpou os componentes não-silício dos dispositivos de separação de água por reduzir a eficácia do silício.

“É como sempre dirigir um carro em primeira marcha,” diz Gideon Segev, autor principal do estudo. “Esta é a energia que você poderia colher, mas porque o silício não está agindo em seu ponto de potência máximo, a maioria dos elétrons excitados no silício não tem para onde ir, então eles perdem sua energia antes de serem utilizados para realizar um trabalho útil.”

A resposta pode ser surpreendentemente simples – por que não deixar esses elétrons saírem?? Para fazê-lo, os pesquisadores adicionaram um segundo contato elétrico na parte traseira do componente de silício no dispositivo. Isso divide a corrente produzida pela energia da luz solar, permitindo que parte da corrente divida a água em hidrogênio e oxigênio, e alguns serão capturados como eletricidade. Eles apelidaram o novo dispositivo de híbrido fotoeletroquímico e voltaico. (HPEV) célula.

Para referência, os pesquisadores calcularam que um dispositivo convencional de fotossíntese artificial usando silício e vanadato de bismuto teria uma eficiência de 6.8 por cento. Por comparação, uma célula HPEV feita com esses mesmos componentes converteria um extra 13.4 porcentagem da energia solar em eletricidade. Juntamente com o 6.8 por cento que vai para a produção de hidrogênio, a célula teria uma eficiência combinada de 20.2 por cento.

Os pesquisadores testaram primeiro seu projeto HPEV executando simulações, antes de construir um protótipo. Com certeza, o dispositivo do mundo real funcionou como esperado. A equipe planeja continuar melhorando o dispositivo, bem como investigar outras aplicações para ele, incluindo a redução das emissões de CO2.


Fonte: newatlas.com, por Michael Irving

 

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