Новая технология производства водорода из солнечного света

Команда экспертов по возобновляемым источникам энергии из Университета Эксетера впервые разработала новую технологию производства водорода из солнечного света, чтобы создать чистую, дешевую и широко доступную топливную систему.

Команда разработала инновационный метод разделения воды на ее составные части — водород и кислород — используя солнечный свет. Затем водород можно использовать в качестве топлива, с возможностью использования в повседневных нуждах.

Водородное топливо, которое может быть создано благодаря этому синтетическому методу фотосинтеза, не только значительно уменьшит выбросы углерода, но и создаст практически безграничный источник энергии.

Это новаторская идея по использованию революционного фотоэлектрода — электрода, который поглощает свет до инициализации электрохимических превращений для извлечения водорода из воды — из наночастиц элементов лантана, железа и кислорода.

Исследователи считают, что новый тип фотоэлектрода не только дешев для производства, но также может быть воссоздан в более широком масштабе для массового и всемирного использования.

Исследование опубликовано в ведущем журнале «Scientific Reports».

Говиндер Павар, ведущий автор статьи сказал: «В условиях роста экономики и населения ископаемые виды топлива не смогут поддерживать глобальный спрос на энергию, так как они будут исчерпаны с угрожающей скоростью».

«Необходимо найти альтернативные источники возобновляемого топлива, которые могут поддерживать глобальный спрос на энергию. Водород является перспективным альтернативным источником топлива, способным заменять ископаемое топливо, поскольку он имеет более высокую плотность энергии, чем ископаемое топливо (более чем в два раза), нулевые выбросы углерода и его единственном побочным продуктом является вода».

В настоящее время около 85 процентов глобальных энергетических резервов приходится на сжигание ископаемого топлива. Поэтому потребность и желание найти устойчивый, экономически эффективный источник возобновляемого топлива очень большие.

Возможно, неудивительно, что Солнце является самым распространенным источником возобновляемой энергии Земли с потенциалом для обеспечения 100 000 тераватт энергии каждый год, а это означает, что солнечная энергия за один час равна целым годам общего потребления энергии во всем мире.

Однако усилия по созданию стабильного полупроводникового материала для эффективного преобразования солнечного света в накопительный широко распространенный источник энергии до сих пор были непродуктивны.

Одним из наиболее значительных препятствий для развития жизнеспособной солнечной энергии является невозможность получения полупроводникового материала, подходящего для процесса.

В этом новом исследовании команда использовала оксид железа лантана для создания полупроводникового материала, который дал идеальные результаты для производства водорода из воды с использованием солнечного света, что делает его самым сильным кандидатом для возобновляемого производства водорода.

Говиндер Павар добавил: «Мы показали, что наш фотоэлектрод LaFeO3 имеет идеальные выравнивания полос, необходимые для спонтанного разделения воды на составляющие (H2 и O2), без необходимости внешнего смещения. Кроме того, наш материал обладает отличной стабильностью. В настоящее время мы работаем над дальнейшим совершенствованием нашего материала, чтобы сделать его более эффективным для производства большего количества водорода».

Больше информации: Govinder S. Pawar et al. Unbiased Spontaneous Solar Fuel Production using Stable LaFeO3 Photoelectrode, Scientific Reports (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-21821-z