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

С ней шутки плохи: почему ураганы принято называть женскими именами С ней шутки плохи: почему ураганы принято называть женскими именами

Почему разрушительным ураганам ученые присваивают женские имена

Популярная механика
Лучшие документальные сериалы о спорте Лучшие документальные сериалы о спорте

Если вы хотите погрузиться в реальные спортивные истории, советуем эти сериалы

GQ
Самые красивые Самые красивые

Наши бабочки не менее красивы, чем их экзотические южные собратья

Наука и жизнь
Российские разработчики испытали беспилотный циклолет Российские разработчики испытали беспилотный циклолет

Проведены испытания беспилотного летательного аппарата

N+1
Виноваты звезды. Как астроном Сесилия Пейн-Гапошкина стала первой женщиной-профессором и главой кафедры в Гарварде Виноваты звезды. Как астроном Сесилия Пейн-Гапошкина стала первой женщиной-профессором и главой кафедры в Гарварде

Как ученая написала лучшую докторскую по астрономии современности

Forbes
Воздушные знаки: всё, что тебе надо знать о Близнецах, Весах и Водолеях Воздушные знаки: всё, что тебе надо знать о Близнецах, Весах и Водолеях

В чем сильные и слабые стороны воздушных знаков?

Cosmopolitan
Без слова «нельзя»: как нам не удалось спасти «Ведомости» Без слова «нельзя»: как нам не удалось спасти «Ведомости»

Бывший заместитель главного редактора «Ведомостей» размышляет о судьбе издания

Forbes
Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера Инстинкт или разум: как мы выбираем партнера

Вы точно знаете, как именно выбрали своего любимого человека?

Psychologies
Морским и пресноводным рыбам пообещали проблемы с размножением к концу века Морским и пресноводным рыбам пообещали проблемы с размножением к концу века

Около 60% рыб к 2100 году окажутся в неприемлемых для них температурных условиях

N+1
По следам истории По следам истории

Отреставрированный дом 1899 года постройки

AD
Майя Мухамеджанова: Прощайте, манипуляции. Как онлайн-образование помогает решать проблемы топ-менеджеров Майя Мухамеджанова: Прощайте, манипуляции. Как онлайн-образование помогает решать проблемы топ-менеджеров

Как топ-менеджерам бороться с токсичными сотрудниками?

СНОБ
Списали с натуры Списали с натуры

Загородный дом, оформленный студией “МК‑Интерио”

AD
Марганец и кальций упрочнили коготки пауков Марганец и кальций упрочнили коготки пауков

По износостойкости кутикула коготков пауков оказалась на уровне перламутра

N+1
Морские черепахи оказались плохими штурманами Морские черепахи оказались плохими штурманами

Дарвин был неправ, думая, что черепахи всегда безупречно находят нужный остров

N+1
ABC (Испания): зловещая причина, по которой человек разумный выиграл у неандертальцев ABC (Испания): зловещая причина, по которой человек разумный выиграл у неандертальцев

Неандертальцы были сильнее человека разумного. Однако наш вид жив, а они вымерли

ИноСМИ
Артист, журналист, художник и лучший друг 660 млн человек: почему бот Microsoft Xiaoice стал самым популярным в Китае Артист, журналист, художник и лучший друг 660 млн человек: почему бот Microsoft Xiaoice стал самым популярным в Китае

Как работает интеллектуальный чат-бот от Microsoft

VC.RU
Краш бест! 8 зрелищных аварий со всего света Краш бест! 8 зрелищных аварий со всего света

Аварии любят все, кроме тех, кто в них попадает

Maxim
Что будет, если уехать с места мелкого ДТП. Разбор Что будет, если уехать с места мелкого ДТП. Разбор

Как доказать свою невиновность в умышленном оставлении места ДТП?

РБК
Девушка - огонь! 20 идей окрашивания-балаяж для рыжих Девушка - огонь! 20 идей окрашивания-балаяж для рыжих

Как выбрать цвет и как в него потом покраситься?

Cosmopolitan
Найти технологию и сделать её полезной: как устроена лаборатория Google ATAP, создавшая радар Soli и телефон Project Ara Найти технологию и сделать её полезной: как устроена лаборатория Google ATAP, создавшая радар Soli и телефон Project Ara

Главные задачи проекта ATAP

VC.RU
20 отличных драм за последние десять лет, которые можно посмотреть на Netflix 20 отличных драм за последние десять лет, которые можно посмотреть на Netflix

Подборка лучших драм последнего десятилетия

Esquire
Побег из Москвы Побег из Москвы

Андрей Рывкин написал рассказ о том, как рассыпаются иллюзорные ценности

Esquire
Не вся изолента одинакова: разбираемся в тонкостях Не вся изолента одинакова: разбираемся в тонкостях

Вы знали, что есть несколько разновидностей изоленты?

CHIP
Электрохимическое осаждение помогло получить стеклообразный литий Электрохимическое осаждение помогло получить стеклообразный литий

Американские ученые изучили изменения при электрохимическом осаждении лития

N+1
Ушла вслед за мамой: трагедия дочери Уитни Хьюстон — Бобби Кристины Браун Ушла вслед за мамой: трагедия дочери Уитни Хьюстон — Бобби Кристины Браун

Бобби практически повторила трагическую судьбу своей легендарной матери

Cosmopolitan
У компа была «собака» У компа была «собака»

55 лет назад появилась электронная почта

Огонёк
Из-за глобального потепления суркам стало легче выжить летом и труднее зимой Из-за глобального потепления суркам стало легче выжить летом и труднее зимой

Одни и те же виды могут по-разному реагировать на климатические изменения

N+1
Робот-лаборант поможет ученым выращивать нейроны Робот-лаборант поможет ученым выращивать нейроны

Робот, который позволит контролировать рост нейронов из стволовых клеток

Популярная механика
Термиты построили гнезда в соответствии с кривизной поверхности Термиты построили гнезда в соответствии с кривизной поверхности

Чем больше кривизна гнезд термитов, тем активнее строительство в этой области

N+1
Глазами иностранца: повышает ли знание нескольких языков ваши шансы на успех Глазами иностранца: повышает ли знание нескольких языков ваши шансы на успех

Какой иностранный язык после английского стоит выучить следующим

Forbes
Открыть в приложении