Создан прототип недорогого устройства для получения водорода с помощью солнечного излучения

С его помощью разработчики намереваются снизить цену «солнечного водорода» втрое.

Учёные во главе с небезызвестным Михаэлем Гретцелем (Michael Grätzel) из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) создали фотоэлектрохимический элемент, способный разлагать молекулы воды на кислород и водород за один шаг, с расходованием одного только солнечного излучения.

Перенос заряда во всех исследованных наноструктурах на оксиде железа изучался с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Каждый цвет соответствует своей ориентации кристалла. (Здесь и ниже иллюстрации EFPL.)

Элемент состоит из наноструктур оксида железа, хорошо известного вам по обычной ржавчине, материалу относительно доступному и недорогому.

Чтобы определить оптимальную структуру новинки, исследователи что только ни перепробовали и в итоге остановились на прототипе размерами 10×10 см, который показал вполне совпадающую с ожиданиями производительность по водороду.

Хотя пока выразить КПД такого рода элемента в конкретных цифрах трудно — ведь речь идёт о прототипе, Михаэль Гретцель полагает, что такие компоненты могут втрое удешевить получение водорода из воды с помощью солнечной энергии. «Современные методы, в которых обычные фотоэлементы вырабатывают ток для электролиза, дают стоимость водорода на уровне €15 за килограмм, — напоминает учёный. — Мы же стремимся к уровню цен в €5 за килограмм».

Пузырьки в фотоэлектрохимическом элементе — это водород, который он, находясь под солнечными лучами, выделяет прямо из воды.

Может показаться, что речь идёт о процессе, в любом случаем не имеющем практического значения: банальной газификацией угля этот горючий газ уже сегодня получают по $2,5 за кг. Но не будем спешить с выводами, достаточно вспомнить, что расчёты такого рода сделаны для производственных условий — и инсоляции — Швейцарии, а не КНР или Индии. Прямо скажем, тамошний уровень цен может отличаться от европейского более чем чувствительно (вспомним обычные фотоэлементы). С другой стороны, стоимость расходных материалов газификации угля вряд ли будет дешеветь. И вот тогда в получении водорода при помощи солнечного света и ржавчины вполне может появиться экономический смысл.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Materials.

Подготовлено по материалам Федеральной политехнической школы Лозанны.