Поиск
  • eic-ano

Ученые сделали реальностью получение водорода из энергии Солнца


Исследователи впервые показали, что можно собирать энергию из всего видимого спектра солнечного света и быстро и эффективно преобразовывать ее в водород. Ученые впервые разработали единственную молекулу, которая может эффективно поглощать солнечный свет, а также действовать как катализатор для преобразования солнечной энергии в водород, чистую альтернативу топливу для таких вещей, как автомобили.

Эта новая молекула собирает энергию из всего видимого спектра и может использовать солнечную энергию на 50% больше, чем нынешние солнечные элементы. Открытие может помочь людям перейти от ископаемого топлива к источникам энергии, которые не способствуют изменению климата.

Исследователи изложили свои выводы в исследовании, опубликованном в журнале Nature Chemistry. Исследовательскую группу возглавляла Клаудия Турро, профессор химии и директор Центра химической и биофизической динамики Государственного университета штата Огайо.

«Вся идея в том, что мы можем использовать фотоны от Солнца и преобразовать их в водород. Проще говоря, мы экономим энергию от солнечного света и сохраняем ее в химических связях, чтобы ее можно было использовать позже», — сказал Турро. Фотоны — это элементарные частицы солнечного света, которые содержат энергию.


Исследователи впервые показали, что можно собирать энергию из всего видимого спектра солнечного света, включая низкоэнергетический инфракрасный, часть солнечного спектра, который ранее было трудно собирать. Водород является чистым топливом, то есть он не производит углерод или углекислый газ как побочный продукт его использования.

УЧЕНЫЕ ИЗ ВЕЛИКОБРИТАНИИ ГЕНЕРИРУЮТ ВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО ИЗ ПЛАСТМАССОВЫХ ОТХОДОВ

«То, что заставляет это работать, — то, что система способна поместить молекулу в возбужденное состояние, где она поглощает фотон и способна хранить два электрона, чтобы произвести водород», сказал Турро. «Это хранение двух электронов в одной молекуле, полученной из двух фотонов, и использование их вместе для получения водорода, является беспрецедентным».

Превращение энергии солнца, скажем, в топливо для автомобиля, прежде всего требует механизма для сбора энергии. Затем эта энергия должна быть преобразована в топливо. Для преобразования требуется нечто, называемое катализатором — вещь, которая ускоряет химическую реакцию, позволяя преобразовать солнечную энергию в полезную энергию, такую ​​как водород.

Большинство предыдущих попыток собрать солнечную энергию и превратить ее в водород были сфокусированы на более длинных волнах солнечного света — например, ультрафиолетовых лучах.

Предыдущие попытки также основывались на катализаторах, которые построены из двух или более молекул, которые обмениваются электронами — энергией — поскольку они производят топливо из солнечной энергии. Но при обмене энергия теряется, что делает эти многомолекулярные системы менее эффективными.

ВОЗОБНОВЛЯЕМОЕ ТРАНСПОРТНОЕ ТОПЛИВО ИЗ ВОДЫ И CO2 УНИЧТОЖИТ УГЛЕВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО

По словам Турро, те немногие попытки, которые основывались на использовании одного молекулярного катализатора, также были неэффективными, отчасти потому, что они не собирали энергию от полного видимого спектра солнечного света, а отчасти потому, что сами катализаторы быстро разлагались.

Исследовательская группа Turro выяснила, как сделать катализатор из одной молекулы — формы элемента родия — что означает, что меньше энергии теряется, сказала она. И они выяснили, как собирать энергию от инфракрасного до ультрафиолетового — весь видимый спектр. Согласно исследованию, система, разработанная этой исследовательской группой, почти в 25 раз более эффективна при использовании низкоэнергетического ближнего инфракрасного света, чем предыдущие одно-молекулярные системы, работающие с ультрафиолетовыми фотонами.

Исследователи использовали светодиоды, чтобы пролить свет на растворы кислот, содержащие активную молекулу. Когда они это сделали, они обнаружили, что водород был произведен.

«Я думаю, что причина этого в том, что молекула трудно окисляется», — сказала она. «И у нас должна быть возобновляемая энергия. Только представьте, если бы мы могли использовать солнечный свет для нашей энергии вместо угля, газа или нефти, что мы могли бы сделать для решения проблемы изменения климата».

ВОДОРОДНАЯ РЕВОЛЮЦИЯ НАЧАЛАСЬ. МИРОВОЕ СООБЩЕСТВО ОТКАЗЫВАЕТСЯ ОТ УГЛЕРОДНОГО ТОПЛИВА!

По словам Турро, до того, как результаты исследовательской группы смогут быть применены в реальных приложениях, предстоит еще много работы. Родий является редким металлом, и производство катализаторов из родия стоит дорого. Команда работает над улучшением этой молекулы для производства водорода в течение более длительного периода времени и работает над созданием катализатора из менее дорогих материалов.


Источник: building-tech.org

Просмотров: 0

© 2020 АНО "ЦЭИ"

Сайт создан на Wix.com