Ученые научились добывать электричество из света и воды

Принцип работы электрохимической ячейки. Изображение: Nature Communications

Ученые изобрели электрохимическую ячейку, в которой под действием солнечного света морская вода превращается в перекись водорода. Полученное вещество можно использовать в топливных элементах для выработки электроэнергии.

Исследователи во главе с Шуничи Фукузуми из университета Осаки разработали новый метод производства перекиси водорода (H2O2). В изобретенном ими устройстве фотокатализатор использует энергию видимого света для проведения реакций окисления воды и восстановления кислорода, что в конечном итоге приводит к образованию перекиси водорода.

В современных топливных элементах в основном используется газообразный водород. Однако он имеет низкую плотность и взрывоопасен. Перекись водорода лишена этих недостатков: ее легко транспортировать и хранить. Разработка ученых впервые позволяет получить перекись водорода за счет возобновляемых ресурсов: солнечного света и морской воды.

После 24 часов работы новой установки концентрация H2O2 в морской воде составляет 48 миллимоль/литр, что достаточно для ее использования в топливных элементах. Предыдущие методы, в которых использовалась чистая вода, не позволяли получить такую высокую концентрацию. Это объясняется наличием отрицательно заряженного хлора в морской воде, который увеличивает фотокаталитическую активность.

Принцип работы электрохимической ячейки
Принцип работы электрохимической ячейки. Изображение: Nature Communications


В топливных элементах используются водород со стороны анода и кислород на стороне катода. Между ними стоит протонообменная мембрана. Водород теряет электроны, которые затем отдаются во внешнюю цепь, а молекула кислорода соединяется с электроном и прошедшим мембрану протоном, образуя воду, которая является единственным продуктом реакции.

КПД системы по переработке солнечной энергии в электричество составляет 0,28%. Это значительно ниже, чем у солнечных батарей (10-40%), однако превосходит эффективность биотоплива (0,2%). Ученые собираются повысить КПД установки, а также снизить ее стоимость.


Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Нетрадиционные источники энергии широко используются в некоторых странах, а их поиск и развитие становятся главной темой на международных конференциях.
Теги:

Читать еще на Чердаке: