Ученые разработали искусственный лист, использующий солнечный свет для создания водорода для топливных элементов - «Новости Электроники»

Искусственный лист, способный с помощью света расщеплять воду на кислород и водород, создан учеными из Объединенного центра искусственного фотосинтеза Калифорнийского технологического института (Joint Center for Artificial Photosynthesis, JCAP). Полученный метод может быть использован для устройств на водородно-кислородных топливных элементах. Работа над созданием технологии велась более пяти лет и результаты исследования был опубликованы в научном онлайн-журнале Energy and Environmental Science.

«Рукотворный» лист представляет собой фотоэлектрохимическую ячейку, принцип работы которой аналогичен фотосинтезу в наружном органе растения. Инновационный элемент состоит из трех основных компонентов: специальной мембраны, фотоанода и фотокатода. В качестве материала для их изготовления может быть использован арсенид галлия или обычный кремний, а для защиты их от коррозии наносится 62,5-нанометровый слой диоксида титана (применяется в производстве лакокрасочных материалов, пластмасс, косметики и др.). Для ускорения разложения воды ученые использовали катализатор.

Статья по теме: Искусственный лист будет генерировать кислород, проект Silk Leaf Джулиана Мелчиорри

По мере поступления солнечного света на анод он расщепляет воду на газ, электроны и протоны, одновременно вынуждая протоны и электроны «сливаться» в молекулы водорода. Образовавшийся газ фильтруется через специальную пластиковую мембрану, разъединяющую полученные молекулы кислорода и водорода, который затем поступает в особое хранилище.

Для катализа распада воды может использоваться платина, однако исследователи нашли более дешевую замену, которая обладает не меньшей эффективностью – никель. Напыление из этого металла толщиной 2 нанометра наносится на фотоанод, при этом на катод также может быть нанесено напыление из никель-молибденового сплава.

Сообщается, что новый фотоэлектрохимический элемент может работать беспрерывно в течение 40 часов. А его производительность позволяет преобразовывать около десяти процентов солнечного света в химическую энергию, которая в топливных элементах конвертируется в электричество без применения малоэффективных процессов горения.

Читайте также: Искусственный лист с помощью фотосинтеза генерирует энергию с большей эффективностью, чем природаня зелень

«Результат этого пятилетнего проекта стал своеобразной «вехой» для всей команды JCAP, и что самое важное – мы не просто достигли цели, но сделали это вовремя и вложились в выделенный бюджет», - отмечает профессор химии и научный директор JCAP Нейт Льюис (Nate Lewis).

Источник: nplus1.ru