تبدیل نور خورشید به هیدروژن و برق

خبرگزاری فارس: یکی از روش‌های اصلی تولید هیدروژن برای سلول‌های سوختی استفاده از دستگاه فتوسنتز مصنوعی برای جداسازی آب و تبدیل به هیدروژن و اکسیژن است.

در حال حاضر یک شیوه هیبریدی جدید ممکن است با تولید هیدروژن و برق قادر به بازیابی برخی انرژی که از طرق دیگری به هدر رفته‌اند، باشد.

اخیرا گام‌های بزرگی در راستای تولید هیدروژن از فتوسنتز مصنوعی، بهبود بهره‌وری، کاهش هزینه و گسترش سیستم‌های هوشمند برداشته شده مانند تجهیزات شناوری که بر روی اقیانوس، هیدروژن را از آب برداشت می‌کنند.

اما علی‌رغم این پیشرفت‌ها، بهره‌وری با یک مشکل در حال پیشرفت‌ مواجه است.

بسیاری از ابزارهای فتوسنتز مصنوعی در مقایسه با سیستم‌های منظم «فتوولتاییک» (سامانه‌های تولید برق از انرژی خورشید) که اغلب ۲۰ تا ۴۵ درصد به تولید می‌انجامد، می‌توانند از درصد تک رقمی از نور خورشیدی که به آنها می‌تابد استفاده کنند.

محققان آزمایشگاه ملی «لارنس برکلی» و مرکز «همکاری مشترک برای فتوسنتز مصنوعی (JCAP)» در مطالعه جدیدی، از ترکیبات غیرسیلیکونی دستگاه‌های جداسازی آب برای کاهش اثربخشی سیلیکون انتقاد کردند.

سرپرست این مطالعه گفت: این کار مانند قرار دادن ماشین در دنده یک برای همیشه است. این انرژی است که شما می‌توانید برداشت کنید اما از آنجایی که سیلیکون در اوج قدرت خود فعال نیست، اکثر الکترون‌های برانگیخته شده در سیلیکون جایی برای رفتن ندارند بنابراین آنها قبل از اینکه مورد استفاده قرار گیرند انرژی‌شان کم می‌شود.

پس چرا به این الکترون‌ها اجازه خروج داده نمی‌شود؟ برای نجام این کار، محققان یک پیوند الکتریکی دوم را به جزء سیلیکونی دستگاه اضافه کردند. بنابراین جداسازی این جریان تولید شده توسط نور خورشید، به برخی از این جریان اجازه می‌دهد تا آب را به اکسیژن، هیدروژن و برق تبدیل کند.

آنها این دستگاه را «هیبرید فوتوالکتروشیمایی و سلولفتولتاییک» نامیدند.

محققان محاسبه کردند که یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی مرسوم که از «سیلیکون» و «بیسموت وانادات» استفاده می‌کند، ۶.۸ درصد بهره‌وری خواهد داشت.

در مقایسه با آن دستگاه جدید با استفاده از ترکیبات مشابه ۱۳.۴ درصد انرژی خورشید را به برق و ۶.۸ درصد دیگر را به هیدروژن تبدیل می‌کند که در مجموع ۲۰.۲ درصد بهره‌وری دارد.