Новое устройство искусственного фотосинтеза работает в 10 раз эффективнее аналогов
Природа получает энергию для жизни из солнечного света, создавая из нее пищу и топливо. Все, что ей для этого нужно – это вода, фотоны и двуокись углерода, которые превращаются в кислород и сахара. Первый химический этап фотосинтеза происходит в хлорофилле, зеленом пигменте растений – молекулы воды расщепляются на кислород, который попадает в воздух, и положительно заряженные ионы водорода, которые питают остальной процесс и накапливаются в виде углеводов.
«Мы уменьшили размер полупроводника больше чем в 100 раз, по сравнению с теми, которые работают только при низкой интенсивности света, - пояснил Чжоу Пэн, один из исследователей. – Водород, полученный нашим методом, может быть очень дешевым».
В новой технологии используется концентрированный свет солнца – у большинства устройств искусственного фотосинтеза такая опция отсутствует, потому что высокоинтенсивный свет и высокие температуры разрушают их. Но полупроводник из наноструктур нитрида индия-галлия, выращенных на кремниевой поверхности, не только выдерживает солнечный свет и тепло, но и со временем повышает эффективность выработки водорода, https://newatlas.com/energy/umich-solar-hydrogen/ New Atlas.
Тогда как другие системы не любят тепло, эта зависит от него. Полупроводник поглощает высокочастотные волны света, которые питают процесс расщепления воды. Он находится в камере с текущей водой. Низкочастотный инфракрасный свет применяется для нагрева камеры до 70 °C, что ускоряет реакцию и подавляет тенденцию молекул водорода и кислорода к рекомбинации в молекулы воды.
В лабораторных условиях при использовании очищенной воды устройство достигло эффективности 9%. С водопроводной и морской водой – 7%. В полевых условиях производительность составила 6,2%. Это меньше, чем у многих опытных образцов, но дешевле, потому что в конструкции не используются фотоэлементы, запускающие реакцию электролиза воды.
В прошлом году команда американских химиков https://hightech.plus/2022/11/14/novaya-sistema-iskusstvenno... инновационную систему искусственного фотосинтеза, в разы более эффективную, чем любые решения до этого. В отличие от естественной, которая производит углеводы из двуокиси углерода и воды, искусственный фотосинтез может давать этанол, метан или другое топливо.
