Искусственный лист с помощью фотосинтеза генерирует энергию с большей эффективностью, чем живые растения - «Новости Электроники»

Когда речь заходит о солнечной энергии, то в большинстве случаев, волей или неволей, воображение рисует блестящие солнечные батареи, направленные в небо. Но на самом деле, в этом случае правильнее было бы представлять обычные зеленые растения – деревья, травы и водоросли. Именно они являются природными солнечными генераторами, преобразующими солнечное излучение в энергию путем естественного процесса – фотосинтеза.

Недавно австралийские ученые из университета Монаша (Monash University) разработали устройство, имитирующий натуральный био-процесс – производство органических веществ из солнечного света, воды и углекислого газа. Новая технология позволяет добиться 22% эффективности – рекордного значения среди подобных механизмов на сегодняшний день. Показатель созданного ими «искусственного листа» даже превышает производительность живых растений, которые потратили миллионы лет на совершенствование своей «технологии».

По теме: Искусственный лист будет генерировать кислород, проект Silk Leaf Джулиана Мелчиорри

Значения эффективности получения водорода с помощью солнечной энергии за последние годы только беспрерывно росли, это происходило за счет постоянного совершенствования технологий и разработке катализаторов новых типов. Всего лишь в декабре 2014 года показатель эффективности устройств, способных воссоздавать процесс фотосинтеза составлял около 12%, а достижение исследователей из Австралии почти на 10% превышает, сделанный ранее, 18% рекорд.

Результаты исследования (Renewable fuels from concentrated solar power: towards practical artificial photosynthesis) были опубликованы в научном журнале Energy & Environmental Science. В нем объясняется принцип работы разработанного устройства для фотосинтеза и условия генерации водородного топлива, которое является сегодня одной из эффективнейшей форм «зеленой» энергии. По сути технология представляет собой электрохимическое разделение воды с помощью квантов света и электрического тока, в результате чего вода распадается на кислород и водород.

Важным моментом нового метода стало применение сложного каталитического материала, являющимся соединением фосфида галлия-индия, германия и арсенида галлия. Эти материалы уже хорошо известны производителям фотоэлектрических солнечных установок. Кроме того, более высокой производительности поспособствовало использование новых электродов, изготовленных из никелевой "пены", которая обеспечивает большое значение эффективной площади электрода, отвечающего за электролиз воды. Электролитом в новом искусственном процессе фотосинтеза служит раствор, включающий фосфат натрия и поваренную соль в определенном соотношении.

Читайте также: Бумажные батареи складываются, как оригами и работают на грязной воде и бактериях – новая технология ученых из США

Один из авторов исследования, профессор Дуг Макфарлейн (Doug MacFarlane) рассказывает: "Мы пытаемся эффективно воспроизводить искусственный фотосинтез, и делаем это гораздо продуктивнее, чем это делают растения. Наш искусственный лист — который, скорее всего, не будет похож на лист вообще — производит экологически чистую энергию посредством искусственного фотосинтеза с 22-процентной эффективностью. Предыдущее достижение эффективности использования энергии в солнечном топливе составляло 18 процентов. У многих растений уровень эффективности использования энергии находится между 1 и 2 процентами, таким образом, эта искусственная альтернатива представляет собой огромный скачок в производительности".

Однако профессор совместно со своими коллегами не намерен останавливаться на достигнутом результате. Работа не останавливается и цель команды – добраться до 30-процентной отметки (интересно, что это значение находится далеко от теоритического предела максимального КПД, который могут достичь образцы «идеальных» фотоэлектрохимических ячеек). Вместе с тем ученый отмечает, что новая, эффективная технология искусственного фотосинтеза еще не скоро сможет использоваться в промышленном масштабе, тем не менее – это существенный шаг на пути отказа от ископаемых видов топлива и переход на дешевое, экологически чистое водородное топливо.

Источник: prohitech.ru