Природа надихає

Віденьські спеціалісти створили фото-електрохімічну комірку. Вона здатна хімічно запасати енергію ультрафіолетового (УФ) випромінювання навіть за високих температур.

Вчених надихнула природа. Рослини можуть поглинати сонячну енергію і хімічно її зберігати. Фотовольтаїчні пристрої (сонячні батареї) конвертують сонячне світло в електричну енергію, але за високих температур ефективність фотовольтаїків падає. Електрична енергія може бути застосована для отримання водню, який можна зберігати, проте вигідність такого процесу обмежена.

Pub2

Отже вчені розробили нові підходи. Шляхом комбінування високоспеціалізованих матеріалів, хм вдалось поєднати вискотемпературну фотовольтаїку з електрохімічною коміркою. УФ-випромінювання може бути прямо використано для «накачики» йонів кисню через твердо-тільний оксидний електроліт. Енергія випромінювання запасаєтсья хімічно. В майбутньому цей метод може бути застосовано для розкладу води на кисень на водень.

Один з авторів винаходу, Джордж Брунауер (Georg Brunauer) задумався над можливим поєднанням фотовольтаїки та електрохімічного зберігання енергії. Реалізація таких систем дуже залежить від здатності працювати за підвищених температур. «Це дозволить нам концентрувати сонячне світло за допомогою дзеркал та будувати масштабні високоефективні виробництва» — зазначає Брунауер. Традиційні фотовольтаїчні комірки можуть працювати . нормально, якщо температура середовища не перевищує 100оС. Сонячні концентратори можуть функціонувати за значно вищих температур.

Брунауеру вдалось втілити на практиці свої ідеї під час написання кандидатської дисертації (отримання ступеня доктора філософії). Ключом до успіху став вибір незвичних матеріалів. Замість ординарної кремнієвих пластин для фотовольтаїків він обрав так звані перовскіт — мінерал, основою якого є титанат кальцію. Комбінуючи цей мінерал з оксидами різних металів, створили гібрид фотовольтаїка з гільванічною коміркою.

«Прилад складається з двох частин: зверху фотовольтаїчний шар, знизу — електрохімічний елемент. В верхньому шарі УФ-світло створює вільні носії заряду, точно як в стандартній сонячній панелі» — каже Джордж. «Електрони з фотовольтаїчного шару вмить мігрують до нижньої частини — електрохімічної комірки. Там вони приймають участь в іонізації кисню з утворенням негативно заряджених йонів кисню, які проходять крізь мембрану в електрохімічній частині комірки», — додає вчений.

Прилад може працювати за температур, що не перевищують 400оС. ЗА цієї граничної температури — 400оС — елемент може генерувати напругу в 920 мВ.

Інформацю підготовано за матеріалами www.phys.org.