Человечество нуждается в возобновляемой энергетике, не связанной с ископаемыми углеводородами. Кевин Сивула с сотрудниками из Политехнической школы Лозанны при участии Toyota Motor Europe, вдохновившись фотосинтетической работой листа, создали устройство — искусственный лист,— которое с помощью солнечной энергии способно преобразовывать воду в водород для топливных элементов.
Солнечный свет в искусственном листе проходит сквозь прозрачные электроды, сделанные из стекловолокна; одновременно эти электроды пористые и содержат в себе полупроводники. Пористые — чтобы обеспечить максимальный контакт с парами воды, всегда наличествующими в воздухе.
В основе изобретения Сивулы и его команды лежит хорошо известная фотоэлектрохимическая ячейка. В ней чувствительный к свету полупроводник — анод — и металлический катод погружены в электролит. Под действием солнечного света в такой ячейке происходит электролиз воды и выделяется водород.
Но эти ячейки невелики, во-первых, и подвержены быстрой коррозии, во-вторых. В изобретении ученых из Лозанны эти недостатки устранены.
Их главное достижение — газодиффузионные электроды, которые делаются из прозрачного стекловолокна. В его основе — кварц. Команда Сивулы затем покрывает его прозрачной пленкой — она изготовлена из оксида олова в присутствии фтора. На выходе получается пластина, одновременно прозрачная, пористая и с превосходной электропроводностью. Затем этот же электрод покрывается полупроводником, поглощающим солнечный свет.
Результат превзошел все ожидания: в модель — небольшая камера с прозрачным газодиффузионным электродом — направляется влажный воздух, и устройство немедленно начинает производить газообразный водород.
Проблем пока еще много, важнейшая из них — эффективность «искусственного листа» ниже, чем обычных фотоэлектрохимических ячеек, а их эффективность не превышает 19%. Но работа только началась, и ученые верят, что коэффициент полезного действия их прозрачного устройства вырастет до приемлемой величины.
По материалам Reuters.
Все материалы Коммерсантъ www.kommersant.ru