Ученые объединили фотоэлектрохимический и фотовольтаический преобразователи

N+1Наука

Перовскиты помогут дешево и эффективно получить водород из воды

Наталия Самойлова

Karuturi et al. / Advanced Energy Materials, 2020

Австралийские материаловеды научились эффективно получать водород из воды без использования дорогостоящих полупроводниковых материалов. Они использовали фотокатод из текстурированного кремния и соединили его с широкозонным перовскитным солнечным элементом, расположив солнечные элементы друг под другом. Эффективность преобразования солнечной энергии в водород составила 17,6 процентов. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Energy Materials.

Использование солнечной энергии для получения водорода из воды — технология, которая в перспективе позволит решить две проблемы одновременно: запасание нестабильной солнечной энергии впрок и получение экологически чистого топлива с высокой плотностью энергии. Для выхода на рынок такие преобразователи должны показывать эффективность не менее 20 процентов, при стоимости водорода не выше 4 долларов за килограмм. Использовать солнечную энергию для получения водорода можно несколькими способами. В фотовольтаических преобразователях солнечный элемент соединен с ячейкой для электролиза, и солнечный свет преобразуется в электроэнергию, которая расходуется на электролиз водных растворов с образованием водорода и кислорода на электрокатализаторах. В фотоэлектохимических преобразователях один или оба электрода состоят из полупроводниковых материалов. При облучении светом в полупроводнике образуются электроны и дырки, которые напрямую участвуют в реакциях образования водорода и кислорода.Считается, что фотоэлектрохимические преобразователи в перспективе будут дешевле (в них используются более дешевые катализаторы), но есть у таких устройств и серьезный недостаток.Дело в том, что лучше всего для получения водорода подходят полупроводники с шириной запрещенной зоны около 2 электрон-вольт. Однако, такой полупроводник поглощает только самую коротковолновую (высокоэнергетическую) часть солнечного излучения, поэтому общая эффективность устройств априори будет невысока. Для преодоления этой проблемы можно соединить фотоэлектрод с солнечным элементом — то есть по сути объединить фотовольтаический и фотоэлектрохимический преобразователь в одном устройстве. В этом случае солнечный элемент обеспечивает ток и напряжение смещения, и эффективность преобразования возрастает. Ученым удалось получить тандемный фотоэлектрохимический преобразователь на основе арсенида галлия с эфективностью 19 процентов. Но из-за высокой стоимости арсенида галлия такие преобразователи

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Не рокот космодрома Не рокот космодрома

Как и зачем строят космодромы

Популярная механика
Гинкго оказались смертны Гинкго оказались смертны

Несмотря на распространенные мнения, деревья-долгожители стареют и умирают

N+1
Изобретение штрих-кода: как в 1974 опознали первую жвачку Изобретение штрих-кода: как в 1974 опознали первую жвачку

Ничто так не изменило облик современной торговли, как штрих-код

Популярная механика
Фокус удался Фокус удался

Елена Акимова отреставрировала и оформила старинный дом под Веной

AD
Осторожное снижение: ЦБ счел ненужными радикальные меры для поддержки экономики Осторожное снижение: ЦБ счел ненужными радикальные меры для поддержки экономики

Банк России понизил ключевую ставку на 0,25 п.п, до 4,25%

Forbes
Как приручить коричневую помаду — фотоурок и советы визажиста Как приручить коричневую помаду — фотоурок и советы визажиста

Учимся правильно работать с коричневой помадой

Cosmopolitan
6 величайших сделок в истории спорта и моды 6 величайших сделок в истории спорта и моды

Основным источником дохода этих спортивных звезд являются рекламные контракты

GQ
Отцовские чувства: почему они есть не у всех? Отцовские чувства: почему они есть не у всех?

Почему не все мужчины проявляют отцовские чувства к своим детям?

Psychologies
«Мир, в котором я живу» «Мир, в котором я живу»

Екатерина Климова умеет быть разной и непредсказуемой

OK!
Сила горя: зачем нужно оплакивать потери Сила горя: зачем нужно оплакивать потери

Одно из самых тяжких человеческих переживаний часто раскладывают на стадии

Psychologies
Глобальное потепление перевесило глобальное охлаждение Глобальное потепление перевесило глобальное охлаждение

За последние десятилетия температура Земли выросла на один градус Цельсия

N+1
Счастливый мезальянс: как отбить атаку родных и друзей? Счастливый мезальянс: как отбить атаку родных и друзей?

Как выстоять под натиском и спасти свой союз

Psychologies
Диплом на колёсах: как студенты превращают автомобили в концепт-кары Диплом на колёсах: как студенты превращают автомобили в концепт-кары

Удивительные автомобили выпускников Skoda Academy

Популярная механика
«Гибель Запада» и другие мемы «Гибель Запада» и другие мемы

Отрывок из книги Александра Долинина о том, как изменялись словесные формулы

N+1
Феномен мертвой воды: почему погибли корабли Клеопатры Феномен мертвой воды: почему погибли корабли Клеопатры

Что такое мертвая вода и как она воздействует на корабли?

Популярная механика
Как ездить без штрафов: все об антирадарах, детекторах и приложениях Как ездить без штрафов: все об антирадарах, детекторах и приложениях

Можно ли обмануть радар и как оперативно узнавать о дорожных камерах?

РБК
Как работают постановочные выборы в России Как работают постановочные выборы в России

Отрывок из книги Ивана Крастева о политической ситуации в России

СНОБ
Focus (Германия): мы одержимы сахаром. Шесть способов перехитрить организм и сбросить вес Focus (Германия): мы одержимы сахаром. Шесть способов перехитрить организм и сбросить вес

Когда тело требует сладенького

ИноСМИ
Как сочетать цвета в одежде: 10 способов правильного Как сочетать цвета в одежде: 10 способов правильного

Классическое правило трех цветов в луке уже давно не работает

Cosmopolitan
8 вещей, которые не идут никому — самые безвкусная одежда и аксессуары XXI века 8 вещей, которые не идут никому — самые безвкусная одежда и аксессуары XXI века

Некоторые предметы гардероба необходимо запретить к продаже законодательно

Cosmopolitan
20 коротких советов, чтобы сделать жизнь проще 20 коротких советов, чтобы сделать жизнь проще

Осуществимая легкость бытия!

Maxim
Оптический и цифровой зум: чем они отличаются? Оптический и цифровой зум: чем они отличаются?

Зум может быть двух типов, и они кардинально отличаются между собой

CHIP
Почему нам важно помогать другим Почему нам важно помогать другим

Как эволюция заложила в нас потребность помогать ближним

Psychologies
MAXIM рецензирует «#яздесь» — кулинарно-романтическую комедию по-французски MAXIM рецензирует «#яздесь» — кулинарно-романтическую комедию по-французски

Пища для ума, для живота и для бабочек в животе

Maxim
Грибочков не желаете? Грибочков не желаете?

Как делать летние заготовки с грибами и обезопасить себя от ботулизма?

Лиза
Квантовые компьютеры учатся работать с «квантовыми данными» Квантовые компьютеры учатся работать с «квантовыми данными»

Квантовое машинное обучение может применяться для квантовых данных

Популярная механика
Головная боль: виды, причины и лечение. Что делать при частых головных болях? Головная боль: виды, причины и лечение. Что делать при частых головных болях?

В чем может быть причина головной боли, что делать и когда бежать к врачу?

Cosmopolitan
Что делать с одеждой, которая вам не нужна? Что делать с одеждой, которая вам не нужна?

Говорим сразу: выбрасывать старую одежду – не вариант

GQ
Носочки для педикюра - спасение или опасная процедура? Мнение экспертов Носочки для педикюра - спасение или опасная процедура? Мнение экспертов

Безопасны ли азиатские носочки для педикюра

Cosmopolitan
Суперъяхты из «старых калош»: лодки богатейших людей мира, переделанные из военных кораблей и гражданских судов Суперъяхты из «старых калош»: лодки богатейших людей мира, переделанные из военных кораблей и гражданских судов

Зачем миллиардеры тратят деньги на перестройку старых лодок

Forbes
Открыть в приложении