Фотоэлектрохимическое производство водорода, вот искусственный лист записей

Создал новую систему искусственного фотосинтеза для прямого преобразования из солнечной энергии водорода, которая одновременно соответствует высокой эффективности, долгосрочной стабильности и масштабируемости

Фотоэлектрохимическое производство водорода долгое время было чуть больше, чем мечта. Не потому, что технически было невозможно преобразовать воду и солнце непосредственно в газовый H2, а потому, что процесс всегда оказался не очень эффективным и масштабируемым.

В настоящее время группа инженеров -химиков Национального института науки и технологий Олсан (UNIST) в Южной Корее сумела дать поворотный момент для сектора исследований. Команда создала искусственную систему фотосинтеза, способную генерировать солнечный водород с эффективностью конверсии 11,2%. Также достигает высокой эксплуатационной стабильности.

«Этот результат выходит за рамки демонстраций в лабораторном масштабе, достигая эффективности в форме модуля, превышающего 10%, фундаментальную веху для применения в реальном мире», — объяснил профессор Jae Sunge, у Helm of the Group

Фото -Электримическая Производство водорода, технологий

Производство водорода непосредственно от солнца требует специальных устройств, способных использовать солнечную энергию для разделения молекул воды. Двумя наиболее распространенными методами являются фотоэлектрический электрохимический и фотоэлектрохимический.

В первом случае системы состоят из отдельных фотоэлектрических ячеек и электрохимических ячеек, запрашивая много места и высокие начальные расходы.

Фотоэлектрохимические системы интегрируют эти два компонента в одном устройстве, предлагая более компактный результат. В то же время, однако, они требуют внешней проводки, которая увеличивает удельное сопротивление и снижает общую эффективность процесса.

Однако этот последний сегмент также предлагает альтернативу, характеризующуюся более простой и более интегрированной структурой: искусственным листом. О чем это? Устройств, которые имитируют естественный фотосинтез, интегрируя фотосорбентные полупроводники и электрохимические ячейки внутри них.

Производство солнечного водорода, проблемы искусственного фотосинтеза

Отлично на бумаге, меньше в реальности, искусственный лист изо всех сил пытается покинуть мастер -классы. Наиболее важной проблемой для этих искусственных систем фотосинтеза является обеспечение высокой эффективности конверсии, демонстрируя, что вы можете длиться со временем и быть масштабированным в коммерческом устройстве. Несмотря на исследование, которое длилось более десяти лет, до вчерашнего дня не было искусственного листа, способного удовлетворить все три требования, указанные выше.

Выбор всегда был между стабильными, но не очень эффективными полупроводниками и эффективными полупроводниками, но предназначен для быстрого деградации. Со всей сложностью создания с этими большими фотоэлектродами, подходящими для больших устройств.

Искусственный лист в перовските Unist

Унистическое исследование показало способ взять «трех голубей» с фасолью. Группа разработала новые фотоэлектроды 1 см², используя фотоасорбитер трииодирус свинца формамидионио (Fapbi₃) — перовский — Drogate с хлором и ультрафиолетовый оксид олова в качестве слоя зарядов. Таким образом, фотоэлектроды были инкапсулированы с использованием ламинатов никеля и смолы, осажденных с помощью электрокателизатора.

Ученые собрали эти единицы в искусственном листе размером с мини-модулуса (8 фотоанодов и 8 фотокатеров для площади 16 см2), создав масштабируемую систему для фотоэлектрохимического производства водорода.

Результат? Вся форма достигла эффективности эффективности конверсии водорода 11,2%, превысив 10% пороговое значение, рассмотренное контрольным точкой для коммерческой осуществимости. Не только это. Устройство работало непрерывно в течение 140 часов, сохраняя 99% своей первоначальной производительности.

Масштабируемый и долговечный искусственный лист размером с модуль с эффективностью солнечного до гидрогена в течение 10% был опубликован по природной связи.