Солнечная технология два в одном: водород плюс электричество
Одна из причин, по которой солнечные панели до сих пор не приобрели доминирующую роль в мировой энергетике, это то, что материалы, из которых они изготавливаются, весьма недолговечны и требуют постоянного обновления, что увеличивает стоимость производимой энергии. Эти материалы очень часто перегреваются и выходят из строя либо же просто деградируют в процессе использования, что снижает их шансы в конкурентной борьбе с другими возобновляемыми источниками энергии, такими как ветер или гидрогенераторы.
Группа учёных во главе с Михаилом Замковым из Bowling Green State University предложили новое решение этой проблемы в виде синтеза двух видов неорганических нанокристаллов, каждый из которых является более прочным и долговечным, чем органические аналоги. В статье, опубликованной в журнале Visualized Experiments, учёные фокусируются на жидком синтезе двух нанокристаллов, которые производят водород и электрический заряд под воздействием света.
«Основным преимуществом данного метода является возможность без применения органики напрямую совместить поглотитель света и катализатор реакции» — сказал Михаил Замков.
Новые солнечные панели сочетают в себе технологию фотогальванических элементов, которые могут генерировать энергию в течение дня, и технологию производства водородного топлива, которое будет питать топливные элементы в ночное время. Это стало возможным благодаря двум новым типам нанокристаллов, которые заменяют органические молекулы, традиционно применяемые в производстве солнечных панелей.
Исследователи из группы Замкова говорят: «Нанокристаллы являются уникальными по двум причинам: благодаря своей конструкции они сочетают два совершенно разных способа производства энергии и они являются полностью неорганическими, что делает их более долговечными. Первый тип нанокристаллов имеет палочковидную форму и позволяет производить водород под воздействием солнечно света. Второй тип состоит из слоёв, наложенных друг на друга, и обладает фотогальваническими свойствами»
По словам исследователей, замена традиционных материалом их новым детищем также позволит солнечной панели стать более прочной и долговечной по сравнению с теми, что были произведены с применением обычных органических материалов. Органические соединения очень восприимчивы к воздействию высоких температур и ультрафиолетового излучения, поэтому замена их неорганическими аналогами может сыграть в пользу удешевления солнечной энергии.
Эти кристаллы не только менее чувствительны к тепловому воздействию и ультрафиолетовым излучениям, но они также не страдают от проблемы деградации, которая свойственна их органическим аналогам. Солнечные панели из органических материалов очень часто оказываются «истощены» в процессе эксплуатации, а работоспособность нанокристаллов может быть возобновлена при помощи простой метаноловой «стирки».
Таким образом, новые нанокристаллы, изготовленные из селенида цинка и сульфида кадмия с добавлением платинового катализатора, могут стать основным элементом в создании комбинированного метода производства энергии из солнца – эффективный союз солнечной панели и топливного элемента. Он обеспечит снабжение экологически чистой энергией 24 часа в сутки. В то же время, срок службы такой технологии будет гораздо больше тех 20 лет, которые сейчас являются стандартными для обычных солнечных панелей.
