211service.com
Ett lovande steg mot solenergi dygnet runt
Om solenergi ska bli en primär elkälla runt om i världen behöver vi billiga sätt att lagra energi från solen när den inte lyser. En artikel publicerad i tidskriften Vetenskap denna vecka rapporterar ett stort steg mot ett sådant system. Forskare har utvecklat en apparat som billigt och effektivt omvandlar energin i solljus till väte, som kan användas som bränsle och enkelt lagras.
Solenergi som levereras till dessa elektroder gör att de kan producera väte och syre från vatten.
Michael Graetzel , som leder Laboratory of Photonics and Interfaces vid Ecole Polytechnique i Lausanne, Schweiz, tillsammans med kollegor i Korea och Singapore, byggde en enhet som använder elektricitet och katalysatormaterial för att göra väte och syre från vatten. Denna nya vattendelare, som sådana anordningar är kända, är mycket effektiv, använder billiga och rikliga material och är lätt att göra.
Forskare har strävat efter soldriven vattendelning i decennier, och även om de har visat bra prestanda i en eller två delar av en sådan enhet, har ingen byggt ett komplett system som är praktiskt.
Den nya enheten är anmärkningsvärd eftersom den uppfyller tre av de fyra kriterier som krävs för en praktisk enhet: hög effektivitet, låg kostnad och användningen av rikligt med material (så att den kan användas i stor skala). Nästa steg är att uppfylla det fjärde kriteriet – tillförlitlighet. Enheten använder nya, relativt högspänningssolceller för att generera den nödvändiga elektriciteten, tillsammans med billiga nya katalysatormaterial baserade på nickel och järn för två elektroder - en producerar väte och den andra gör syre.
Katalysatorerna byggde på tidigare arbete som visar att nickelhydroxid är en lovande katalysator och att tillsats av järn kan förbättra den. Forskarna lade till järn till nickelhydroxid för att bilda en skiktad struktur och satte katalysatorn på ett poröst nickelskum för att öka den yta över vilken reaktioner kan ske och påskynda dem.
Solcellerna använder ett billigt och lätttillverkat material som kallas perovskit, vilket har skapat spänning i forskarvärlden eftersom effektiviteten har förbättrats i en rasande takt under de senaste åren (se Ett material som kan göra solenergi 'Dirt Cheap' och kontrollerade kristaller gör ett nytt solmaterial praktiskt ).
Solvattendelaren lagrar 12,3 procent av energin i solljus i form av väte. Det kan tyckas vara en liten mängd, men tänk på att de flesta solceller omvandlar endast 16 procent av energin i solljus till elektricitet, utan det extra steget att omvandla den energin till lätt att lagra väte.
Mer arbete krävs innan enheten kan vara praktisk. Dels varar det bara några timmar innan solcellsprestandan snabbt sjunker. Forskare är inte säkra på varför perovskitmaterial bryts ned snabbt, men de har gjort framsteg - till exempel genom att lägga till ett lager av kol eller förbättra hur solcellerna tätas mot elementen. Forskare visade nyligen en perovskitsolcell som varade i över en månad.