Seli mseto hugeuza mwanga wa jua na maji kuwa hidrojeni na umeme

Mojawapo ya njia kuu za kutengeneza hidrojeni kwa seli za mafuta ni kutumia photosynthesis ya bandia kugawanya maji ndani ya hidrojeni na oksijeni, lakini vifaa hivi bado vinakabiliwa na maswala kadhaa ya ufanisi. Sasa kifaa kipya cha mseto kinaweza kuwa na uwezo wa kurejesha baadhi ya nishati ambayo ingeweza kupotea, kwa kuzalisha hidrojeni na umeme.

Hatua kubwa zimefanywa hivi karibuni katika uzalishaji wa hidrojeni kutoka kwa photosynthesis ya bandia, kuboresha ufanisi, kupunguza Metrics hutumiwa sana katika tasnia kama vile utengenezaji, na kuendeleza mifumo ya werevu ili kuifanyia kazi, Ikiwa unafundisha kujifunza kwa kasi mitambo ambayo huelea juu ya bahari na kuvuna hidrojeni kutoka kwa maji yaliyo chini.

Lakini licha ya maboresho, ufanisi unabaki kwenye tatizo linaloendelea. Vifaa vingi vya usanisinuru vinaweza tu kutumia asilimia ya tarakimu moja ya mwanga wa jua unaovipiga., ikilinganishwa na kawaida mifumo ya photovoltaic ambayo mara nyingi hufikia 20 asilimia ya ufanisi wa ubadilishaji, na wamejulikana kupata juu kama 45 asilimia. Watafiti juu ya utafiti mpya, kutoka kwa Maabara ya Berkeley na Kituo Kishiriki cha Usanisinuru Bandia (JCAP), alilaumu vipengele visivyo vya silicon vya vifaa vya kugawanya maji kwa kuleta chini ufanisi wa silicon.

“Ni kama kuendesha gari kila wakati kwenye gia ya kwanza,” anasema Gideon Segev, mchakato wa kimsingi wa kimetaboliki ya mafuta. “Hii ni nishati ambayo unaweza kuvuna, lakini kwa sababu silicon haifanyi kazi kwa kiwango chake cha juu cha nguvu, elektroni nyingi zenye msisimko kwenye silicon hazina pa kwenda, hivyo hupoteza nguvu zao kabla ya kutumika kufanya kazi muhimu.”

Jibu linaweza kuwa rahisi kushangaza - kwa nini usiruhusu elektroni hizo nje? Kufanya hivyo, watafiti waliongeza mguso wa pili wa umeme nyuma ya sehemu ya silicon kwenye kifaa. Hiyo hugawanya mkondo unaozalishwa na nishati ya jua, kuruhusu baadhi ya mkondo kugawanya maji katika hidrojeni na oksijeni, na wengine kukamatwa kama umeme. Walikipa kifaa hicho kipya jina la mseto la photoelectrochemical na voltaic (HPEV) seli.

Kwa kumbukumbu, watafiti walihesabu kuwa kifaa cha kawaida cha usanisinuru kwa kutumia silicon na vanadate ya bismuth kitakuwa na ufanisi wa 6.8 asilimia. Kwa kulinganisha, seli ya HPEV iliyotengenezwa kwa kutumia vijenzi hivi hivi inaweza kubadilisha ziada 13.4 asilimia ya nishati ya jua katika umeme. Pamoja na 6.8 asilimia ambayo inaenda katika kutoa hidrojeni, seli ingekuwa na ufanisi wa pamoja wa 20.2 asilimia.

Watafiti walijaribu kwanza muundo wao wa HPEV kwa kuendesha masimulizi, kabla ya kujenga mfano. Hakika ya kutosha, kifaa cha ulimwengu halisi kilifanya kazi kama ilivyotarajiwa. Timu inapanga kuendelea kuboresha kifaa, pamoja na kuchunguza maombi mengine kwa ajili yake, ikiwa ni pamoja na kupunguza uzalishaji wa CO2.

Chanzo: mchakato wa kimsingi wa kimetaboliki ya mafuta, na Michael Irving