Новый рекорд эффективности искусственного фотосинтеза поставили немецкие ученые - «Новости Электроники»

Открытие немецких ученых позволяет перейти на новый уровень энергоэффективности искусственного фотосинтеза: исследователи из Технического университета Ильменау добились показателя КПД 14% для процесса фоторасщепления воды. Новая технология может уже в ближайшем будущем стать основой для создания «низкоуглеродной» экономики, в которой использование нефти и газа сведено к минимуму. Результаты исследования (Efficient direct solar-to-hydrogen conversion by in situ interface transformation of a tandem structure) опубликованы в научном журнале Nature Communications.

«Водород обладает самой высокой энергетической плотностью из всех традиционных видов топлива. На поиск устойчивой и экологической альтернативы для углеводородного топлива технология расщепления воды с помощью солнечного света оказывает исключительное влияние, являясь важным компонентом антропогенного воздействия на углеродный цикл или полностью свободной от углеводородов энергетической экономики» - говорится во вступлении научного отчета.

Команде немецких изобретателей удалось побить предыдущий рекорд в эффективности прямого запасания солнечной энергии в виде молекул водорода – 12,4%, который был установлен еще 17 лет назад физиками из американской Лаборатории возобновляемой энергии в городе Голден.

"Световые генераторы водорода, построенные на базе полупроводников, станут более выгодными для производителей топлива и его потребителей, чем ископаемые источники энергии, если им удастся достичь отметки в 15% КПД. Это соответствует цене одного килограмма водорода в 4 доллара США. Мы уже почти подобрались к этой отметке, и небольшие изменения в работе нашего изобретения позволят ему поглощать до 17% солнечной энергии", — заявил Томас Ханнаппель (Thomas Hannappel), один из участников проекта.

Читайте также: Проект «Подсолнух» от IBM – солнечная установка, генерирующая электроэнергию с 80% эффективностью

Ученые смогли преодолеть эту отметку и вплотную приблизиться к «заветным» 15% КПД, используя своеобразный "бутерброд" из почти десяти слоев полупроводниковых материалов, алюминия, фосфора и специального катализатора на основе редкоземельного металла родия.

Структура на основе этого решения, как объясняют ученые, обладает еще одним ключевым преимуществом, помимо высокой энергоэффективности, по сравнению с другими видами солнечных расщеапителей воды – она почти не разрушается при работе и способна проработать около 40 часов без заметного снижения в количестве вырабатываемого водорода.

В ближайшее время авторы новой разработки планируют улучшить структуру соединений между слоями этого "бутерброда", что должно снизить потери энергии и помочь ученым достичь отметки в 15% или даже 17% КПД. После этого, по словам Ханнапеля, можно будет задуматься о коммерциализации этой технологии и начала вытеснения углеводородов с арены современного энергетического рынка.

Стоит отметить, что в этом направлении работают многие другие исследовательские институты. Так, недавно ученые Объединенного центра искусственного фотосинтеза Калифорнийского технологического института разработали искусственный лист, способный с помощью света расщеплять воду на кислород и водород. Также ранее сообщалось, что австралийские ученые из университета Монаша (Monash University) создали устройство, имитирующие природный процесс – производство органических веществ из солнечного света, воды и углекислого газа.

Источник: ria.ru