Спецтемы

Ученым удалось добиться эффективности генерации водорода в 114%

Водородное топливо
Автор: Сергей Кузнецов

Ученые из США разработали принципиально новую фотоэлектрохимическую ячейку, способную улавливать избыток энергии фотонов, как правило, теряющийся в виде генерации тепла.

Используя квантовые точки (КТ) и этот процесс, называемый «множественной экситоновой генерацией» (МЭГ), исследователи сумели увеличить максимальную внешнюю квантовую эффективность для генерации водорода до 114%. Открытие может значительно увеличить производство водорода из солнечного света с помощью ячейки для расщепления воды с более высокой эффективностью и меньшими затратами, чем современные фотоэлектрохимические подходы.

Подробности исследования изложены в Nature.

Еще в 2011 году была опубликована статья в Science, в которой ученые показали впервые, как МЭГ позволила солнечным батареям превышать 100 процентную квантовую эффективность, производя больше электронов в электрическом токе, чем количество фотонов, поступающих от солнечной батареи.

«Основное различие здесь заключается в том, что повышение МЭГ происходит в химической связи, а не только в действующих электроустановках», - поясняют ученые. «Мы показали, что тот же процесс, что создает дополнительный ток в солнечных батареях, также может быть применен для получения дополнительной химической реакции или сохранения энергии в химических связях».

Максимальный теоретический КПД солнечных батарей ограничен. Количество энергии фотонов, которое может быть преобразовано в полезную электрическую энергию, исключает энергию фотонов, превышающую полупроводниковую полосу поглощения и теряющуюся в виде тепла. Процесс МЭГ дает преимущества от дополнительной энергии фотонов, чтобы генерировать больше электронов и, следовательно, дополнительный химический или электрический потенциал, а не теряться на выработку тепла.

КТ, которые являются сферическими полупроводниковыми нанокристаллами (2-10 нм в диаметре), улучшают процесс МЭГ.

В нынешнем эксперименте, несколько электронов, или носители заряда, которые генерируются в процессе МЭГ, в КТ не собираются, а хранятся в химических связях в молекуле Н2.

Исследователи разработали ячейки на основе сульфида свинца (PbS) и КТ фотоанод. Этот фотоанод включает в себя слой PbS квантовых точек, нанесенных на верхней части диэлектрического стека. «Лишние электроны», обусловленные химической реакцией, продемонстрировали новое направление в изучении высокоэффективных подходов для создания солнечного топлива.

02:57:10 - 23.20.54.196 - CCBot/2.0 (http://commoncrawl.org/faq/) - http://ftimes.ru/tech/147956-uchenym-udalos-dobitsya-effektivnosti-generacii-vodoroda-v-114.html


Прокомментировать








Выбор читателей



Это интересно