Израильские ученые взломали безбатарейный накопитель солнечной энергии

Солнце планета изображение

Выяснилось, что солнечную энергию можно накапливать, преобразовывая ее в водород с помощью гематита.

Солнечная энергия играет огромную роль в нашей жизни. Если мы сможем использовать это, мы сможем устранить необходимость в загрязнении ископаемыми видами топлива, такими как нефть и газ. Но основная проблема при переходе на солнечную энергию заключается в различной доступности солнечного света по мере прохождения дня и смены времен года.

Поскольку электросети нужна стабильная энергия в любое время дня и ночи, использование солнечной энергии зависит от нашей способности хранить ее. Но нынешняя технология хранения солнечной энергии, батарей, неприменима для хранения солнечной энергии в количествах, необходимых для производства, района или всего города.

Исследователи из Техниона-Израильского технологического института совершили научный прорыв в хранении солнечной энергии, как сообщает Energy & Environmental Sciencе.

Проект, возглавляемый профессором Авнером Ротшильдом из факультета материаловедения Техниона, докторантом Ифатом Пикнером из Энергетической программы Гранд Техниона Нэнси и Стивена (GTEP) показал, что гематит может служить многообещающим материалом для преобразования солнечной энергии в водород.

Процесс влечет за собой использование фотоэлектрохимических солнечных элементов, которые похожи на фотоэлектрические элементы, но вместо выработки электричества они производят водород, используя генерируемую в них электроэнергию (ток×напряжение). Затем мощность использует энергию солнечного света для диссоциации молекул воды на водород и кислород.

Водород легко хранить, и когда он используется в качестве топлива, он не вызывает выбросов парниковых газов или углерода.

Одной из основных задач фотоэлектрохимических ячеек является разработка эффективных и стабильных фотоэлектродов в щелочном или кислотном электролите, который представляет собой химическую среду, в которой вода может эффективно расщепляться на водород и кислород. Именно здесь вступают в игру фотоэлектрохимические клетки на основе гематита.

Гематит — это оксид железа, который по химическому составу похож на ржавчину. Гематит недорогой, стабильный и нетоксичный, а также обладает свойствами, подходящими для расщепления воды. Однако у гематита есть и недостатки. По причинам, которые до сих пор неясны, эффективность преобразования фотонов в водород в устройствах на основе гематита не составляет даже половины теоретического предела для этого материала.

Новое исследование Техниона основано на выводах, недавно опубликованных в Nature Materials, и предлагает объяснение.

Оказывается, фотоны, поглощенные гематитом, производят локализованные электронные переходы, которые «привязаны» к определенному атомному положению в кристалле гематита, что делает их неспособными генерировать электрический ток, используемый для расщепления воды.

Но с помощью нового метода анализа, разработанного Пикнер и ее коллегами-исследователями, доктором Дэвидом Эллисом из Техниона и доктором Дэниелом Грейвом из Университета Бен-Гуриона в Негеве, впервые были измерены следующие данные: подвижные (продуктивные) и локализованные (непродуктивные) электронные переходы в материале в результате поглощения фотонов на разных длинах волн и эффективность разделения электронов и дырок.

Это первый раз, когда эти два свойства (первое, оптическое по своей природе, а второе, электрическое) были измерены отдельно, что позволило глубже понять факторы, влияющие на энергоэффективность материалов для преобразования солнечной энергии в водород или электричество.

Ранее Курсор писал, что ученые приблизились к разгадке «конвективной головоломки» Солнца. Новое исследование Университета Колорадо в Боулдере может помочь ученым лучше понять явления, лежащие в основе «солнечных пятен».

Физики впервые получили точные измерения электрического поля Солнца. Группа физиков из Университета Айовы провели исследование, в результате которого им удалось получить первые точные измерения электрического поля Солнца.

Курсор сообщал, что китайское «искусственное солнце» установило мировой рекорд термоядерного синтеза. Токамак (тороидальная камера с магнитными катушками) — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза.

В Китае запустили термоядерное «искусственное солнце». На юго-западе Китая в городе Чэнду состоялся запуск термоядерного устройства нового поколения HL-2M, которое специалисты назвали «искусственным солнцем».

Курсор также писал, что ученые обнаружили источник опасных частиц на Солнце. Сильные потоки солнечных частиц могут нарушать работу спутников и электронную инфраструктуру на Земле.

Ученые выяснили, насколько горячее солнце. Даже в самый жаркий летний день мы не можем представить, насколько жарко на самом деле солнце.

Ранее Курсор писал, что ученые разработали новый детектор для наблюдения за Солнцем. Ученые разработали прототип нового детектора солнечных частиц, который способен улавливать протоны и электроны с кинетическими энергиями 10-100 МэВ и 1-10 МэВ соответственно.

Китай отправит в космос миссию для исследования Солнца. Спутник, оснащенный различными приборами для сбора данных, планируют запустить уже в следующем году.

Астрономы смогли изучить возникновение и действие нановспышек. Небольшие, но очень яркие петли были зафиксированы непосредственно на границе солнечной короны.

Напомним, Курсор сообщал о том, что озвучена вероятность внезапного взрыва Солнца.

Читайте последние новости Израиля и мира на канале Курсора в Telegram.

Автор материала:
Таня Нати
ТЭГИ: