تبدیل نور خورشید و آب به هیدروژن و برق!

یک دستگاه هیبریدی جدید می تواند از فتوسنتز مصنوعی برای تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده کند و انرژی اضافی را به عنوان برق ذخیره کند.

تبدیل نور خورشید و آب به هیدروژن و برق!

به گزارش خبرنگاران و به نقل از گیزمگ، یکی از روش های اصلی فراوری هیدروژن برای سلول های سوختی، استفاده از فتوسنتز مصنوعی برای تجزیه آب به هیدروژن و اکسیژن است، اما این دستگاه ها هنوز در بهره وری دچار مشکل هستند.

اکنون یک دستگاه ترکیبی جدید ممکن است با فراوری هیدروژن و برق، قادر به بازیابی مقداری از انرژی تجزیه که هدر می رود، باشد.

گام های بزرگی در راه فراوری هیدروژن از فتوسنتز مصنوعی، بهبود بهره وری، کاهش هزینه ها و توسعه سیستم های هوشمند برای آن، مانند راهروهایی که در اقیانوس شناور می شوند و هیدروژن را از آب به دست می آورند، برداشته شده است.

اما علی رغم این پیشرفت ها، بازدهی و بهره وری همچنان یک مشکل است. بسیاری از دستگاه های فتوسنتز مصنوعی در مقایسه با سیستم های فتوولتائیک رایج که اغلب نرخ تبدیل آنها 20 درصد است و تا 45 درصد افزایش یافته است، تنها می توانند درصدی تک رقمی از نور خورشید را که به آنها برخورد می نماید، استفاده نمایند.

محققان دانشگاه برکلی و مرکز مشترک فتوسنتز مصنوعی (JCAP) در مطالعه جدید خود، اجزای غیر سیلیکونی دستگاه های تجزیه آب را مقصر کاهش اثربخشی آنها می دانند.

گیدئون سگو، نویسنده اصلی این مطالعه می گوید: استفاده از اجزای غیر سیلیکونی مثل این است که همیشه با دنده یک رانندگی کنید. انرژی که شما می توانید برداشت کنید، بسیار زیاد است، اما چون سیلیکون در حداکثر قدرت خود عمل نمی نماید، اکثر الکترون های برانگیخته در سیلیکون جایی برای رفتن ندارند، بنابراین انرژی خود را از دست می دهند.

پاسخ ممکن است به طرز شگفت آوری ساده باشد: چرا نگذاریم که این الکترون ها خارج شوند؟ برای انجام این کار، محققان یک تماس الکتریکی دوم را به پشت اجزای سیلیکونی دستگاه اضافه کردند. این کار، جریان فراوری شده توسط انرژی نور خورشید را تقسیم کرد و اجازه داد تا مقداری از جریان، آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه کند و مقداری از آن به عنوان برق ذخیره گردد.

محققان این دستگاه جدید را سلول الکترومغناطیسی و ولتاژ ترکیبی (HPEV) نامیده اند.

محققان محاسبه کردند که یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی معمولی با استفاده از سیلیکون و بیسموث وانادات (bismuth vanadate) می تواند کارایی 6.8 درصدی داشته باشد. در حالی که یک سلول HPEV با استفاده از اجزای مشابه، 13.4 درصد انرژی خورشیدی بیشتری را به برق تبدیل می نماید که به همراه 6.8 درصد فراوری هیدروژن، سلول دارای کارایی ترکیبی 20.2 درصد خواهد بود.

محققان ابتدا طراحی HPEV خود را با اجرای شبیه سازی، قبل از ساخت نمونه اولیه، آزمایش کردند و به خوبی کار کرد.

این تیم قصد دارد همچنان به بهبود دستگاه و همچنین آنالیز برنامه های دیگر، از جمله کاهش انتشار CO2 ادامه دهد.

این مطالعه در مجله Nature Materials منتشر شده است.

منبع: خبرگزاری ایسنا

به "تبدیل نور خورشید و آب به هیدروژن و برق!" امتیاز دهید

امتیاز دهید:

دیدگاه های مرتبط با تبدیل نور خورشید و آب به هیدروژن و برق!

نظرتان را در مورد این مقاله با ما درمیان بگذارید