Течна система съхранява слънчевата енергия и произвежда водород през нощта
Съхраняването и преносът на слънчева енергия продължава да бъде скъп и неефективен процес, който възпрепятства разпространението на възобновяемата енергия. Екип от изследователи от Китай обаче показа, че слънчевата светлина може да се съхранява в течност с помощта на обикновени химикали и след това да се превръща във водород в пълна тъмнина. Освен това този метод не изисква проводници, батерии или електрически мрежи за пренос на енергията.
Досега никоя система, използваща прости, налични в търговската мрежа материали, не е била в състояние да съхранява слънчевата енергия и впоследствие да я освобождава като водород без външен източник на електроенергия. Скорошно проучване показва, че тази бариера най-накрая е преодоляна, пише IE.
Системата, за която съобщават изследователи от университета в Ланджоу, се състои от два евтини и достъпни материала. Първият е графитен въглероден нитрид – жълт прах, който може да абсорбира видимата светлина и да действа като фотокатализатор. Вторият е амониев метаволфрамат – клъстер от волфрамови и кислородни атоми, способен да приема и задържа много електрони като малка акумулаторна батерия. Процесът протича в среда на вода с добавяне на малко количество метанол, който абсорбира положителните заряди, генерирани при попадането на светлина върху въглеродния нитрид. Това предотвратява бързото рекомбиниране на електроните и тяхното изчезване.
Когато въглеродният нитрид се осветява със синя светлина, се образуват двойки електрони и дупки. Електроните бързо прескачат към близките волфрамови клъстери. С натрупването на електроните разтворът видимо променя цвета си от бледожълт до тъмносин.
Електронният трансфер работи добре по две основни причини. Първо, в киселинна среда повърхността на въглеродния нитрид се зарежда положително, а волфрамовите клъстери – отрицателно. Противоположните заряди се привличат, сближавайки двата материала и позволявайки на електроните да се движат ефективно между тях. Второ, техните енергийни нива са добре съчетани, така че електроните могат да се движат естествено, без да е необходимо външно въздействие.
След като светлината бъде изключена, натрупаната енергия не изчезва. За да се освободи, просто трябва да се добави към потъмнелия разтвор катализатор на основата на платина върху въглеродна подложка. Платината осигурява места, където натрупаните електрони могат да се комбинират с протоните от водата, за да образуват водород.
При тестовете на прототипа, след едночасово излагане на слънчева светлина, системата произвежда 13,5 микромола водород на тъмно. Максималната скорост на производство на водород достига 3220 микромола/г за час, което е най-високата скорост, регистрирана някога за фотокаталитична система на тъмно. Тестовете на открито при реална слънчева светлина също показват добри резултати – 954 микромола/г на час на тъмно – и всичко това без никакво електрическо въздействие.
„Системата демонстрира забележителна ефективност при съхраняването на слънчевата енергия под формата на електрони“,
казват авторите на изследването.
Ако бъдещите експерименти докажат, че натрупаните електрони остават стабилни в продължение на седмици, а не на часове, този подход би могъл да позволи слънчевата енергия, събрана в региони с висока слънчева активност, да бъде пренесена в по-тъмните части на света и да бъде превърната в гориво точно когато е необходима.
