Hibrid hücre güneş ışığını ve suyu hidrojene ve elektriğe dönüştürür

5 195
Yeni bir hibrid cihaz, suyu hidrojene ve oksijene bölmek için yapay fotosentezi kullanabilir ve aşırı enerjinin bir kısmını elektrik olarak yakalayabilir

Yakıt hücreleri için hidrojen üretmenin ana yöntemlerinden biri, suyu hidrojen ve oksijene ayırmak için yapay fotosentez kullanmaktır , ancak bu cihazlar hala bazı verimlilik sorunlarından muzdariptir. Şimdi yeni bir hibrid cihaz, hem hidrojen hem de elektrik üreterek, aksi takdirde atığa gidecek olan enerjinin bir kısmını geri kazanabilir.

Son zamanlarda, yapay fotosentezden hidrojen üretimi, verimliliğin artırılması, maliyetin düşürülmesi ve okyanusun üzerinde yüzen ve aşağıdaki sudan hidrojen toplanması gibi, işe koyulması için akıllı sistemler geliştiren büyük adımlar atılmıştır .

Ancak iyileştirmelere rağmen, verimlilik devam eden sorun üzerinde kalmaktadır. Birçok yapay fotosentez cihazı, sadece yüzde 20’lik dönüşüm verimliliğine ulaşan düzenli fotovoltaik sistemlere kıyasla, güneş ışığının sadece tek haneli yüzdelerini kullanır ve yüzde 45’e kadar çıktığı bilinmektedir. Berkeley Laboratuvarı ve Yapay Fotosentez Ortak Merkezi’nden (JCAP) yeni araştırmaya katılan araştırmacılar, silikonun etkinliğini azaltmak için su ayırıcı cihazların silikon olmayan bileşenlerini suçladılar.

Çalışmanın baş yazarı Gideon Segev, “Her zaman ilk viteste bir araba kullanmak gibi” diyor. “Bu, hasat olabilir enerjidir, ama silikon maksimum güç noktasında hareket etmediğini, çünkü silikon içinde heyecanlı elektronların çoğu gidecek olan, bu yüzden yararlı işler yapmak için kullanılır önce onlar enerjilerini kaybederler.”

Referans için, araştırmacılar, silikon ve bizmut vanadat kullanan bir geleneksel yapay fotosentez cihazının yüzde 6.8’lik bir verime sahip olacağını hesaplamıştır. Karşılaştırıldığında, aynı bileşenlerin kullanıldığı bir HPEV hücresi, güneş enerjisinin yüzde 13.4’ünü elektriğe dönüştürecektir. Hidrojen üretmeye başlayacak olan yüzde 6.8 ile birlikte, hücre yüzde 20,2’lik bir kombine verime sahip olacaktı.

Araştırmacılar ilk önce bir prototip oluşturmadan önce simülasyonlarını çalıştırarak HPEV tasarımlarını test ettiler. Tabii ki, gerçek dünya aygıtı umulduğu gibi çalıştı. Ekip, CO2 emisyonlarını azaltmak da dahil olmak üzere, cihazı iyileştirmeye ve bunun yanı sıra diğer uygulamaları araştırmaya devam etmeyi planlıyor.

Cevap şaşırtıcı derecede basit olabilir – neden bu elektronları dışarıda bırakmıyorsunuz? Bunu yapmak için, araştırmacılar, cihazdaki silikon bileşeninin arkasına ikinci bir elektrik kontağı ekledi. Güneş ışığının enerjisi tarafından üretilen akımı bölerek, bazı akımın suyu hidrojen ve oksijene ayırmasına ve bazılarının elektrik olarak yakalanmasına izin verir.Yeni cihazı hibrit fotoelektrokimyasal ve voltaik (HPEV) bir hücre olarak adlandırdılar.

Bunları da beğenebilirsin Yazarın diğer Konuları

Yorumlar

Bukadarnet