Sel Surya Baru Yang Kuat Menghasilkan Bahan Bakar Hidrogen dan Daya Listrik

Dalam bidang yang pada dasarnya pembengkokan air memenuhi energi terbarukan, para peneliti berhasil memanfaatkan fotosintesis untuk memisahkan air untuk menghasilkan bahan bakar hidrogen. Memisahkan H2O pada tingkat molekulernya adalah sesuatu yang telah dilakukan para ilmuwan selama lebih dari 200 tahun, dan dapat menyimpan kunci yang menggiurkan bagi ekonomi hidrogen yang bebas emisi - jika saja itu dapat ditingkatkan.

Untungnya kami telah membuat kemajuan dalam menurunkan biaya, dan para peneliti juga sudah hampir menguasai seni fotosintesis buatan, tetapi efisiensi yang rendah membuat proses dari bermimpi besar, setidaknya sampai sekarang.

Itu menurut sebuah makalah baru yang dirilis Senin Bahan Alam oleh Lawrence Berkeley National Laboratory yang menghadirkan solusi hybrid sederhana dan elegan yang memintas hambatan saat ini untuk sel fotoelektrokimia.

"Ini makan siang gratis," kata ketua peneliti Gideon Segev Terbalik.

Video terkait

Sel Fotoelektrokimia Adalah Air dan Bending Cahaya Sains

Sel fotoelektrokimia biasanya merupakan tumpukan bahan berbeda yang menyerap cahaya. Setiap lapisan menyerap panjang gelombang yang berbeda, membangun tegangan listrik yang berujung pada tegangan yang cukup kuat untuk memecah air menjadi oksigen dan bahan bakar hidrogen.

Ini, tentu saja, kedengarannya seperti penggunaan sinar matahari yang baik. Tetapi bahkan ketika sel surya silikon bekerja dengan baik, masalah muncul ketika bahan lain dalam tumpukan tidak dapat menyamai kinerjanya, membiarkan energi menjadi sia-sia.

"Anda memerlukan dua bahan, idealnya silikon dan di atas itu beberapa bahan lain yang akan menyerap bagian bahan yang lebih energik," kata Segev. "Kemacetan dalam sistem adalah dan akan selalu menjadi bahan lainnya, jadi sebagian besar penelitian membuat bahan lain lebih baik."

Bagaimana Elektron Menghadirkan Solusi yang Elegan

Dengan begitu banyak penelitian yang berfokus pada "bahan lain," Segev dan timnya memutuskan untuk mengambil langkah mundur, melihat bagaimana mereka dapat membuat keseluruhan sistem lebih baik. Dan mereka menyadari ada sumber energi lain yang menunggu untuk disadap: elektron.

“Anda memiliki bahan semikonduktor ini dan menyerap cahaya. Cahaya dapat dianggap sebagai partikel. Jadi ketika foton diserap, ia memberikan energinya ke elektron, dalam keadaan tereksitasi, ”Segev menjelaskan. "Anda dapat mengatakan elektron memiliki waktu tertentu sebelum kehilangan energinya, energi yang diberikan oleh foton.

Penelitian sebelumnya hanya membiarkan sel memanas dan membiarkan energi menghilang. Tim Segev benar-benar memberi energi pada outlet elektron. Sementara sebagian besar perangkat pemisah air biasanya memiliki dua sisi, satu untuk menghasilkan bahan bakar matahari dan yang lainnya untuk melepaskan arus, prototipe baru ini memiliki dua outlet di belakang, satu untuk pembangkit bahan bakar matahari dan satu untuk tenaga listrik. Dua jenis energi, satu sel.

Prototipe - yang mengambil 19 iterasi yang menyebalkan selama satu tahun untuk dibuat - memiliki potensi dramatis tingkat efisiensi energi surya menjadi bahan bakar hidrogen dari laju saat ini, 6,8 persen. Dengan bahan-bahan yang ideal, kelompok ini menghitung peningkatan potensial hingga 20,2 persen, tiga kali lipat tingkat sel hidrogen hidrogen konvensional.

Tiba-tiba, stasiun pengisian bahan bakar hidrogen-matahari di masa depan tidak tampak sia-sia, meskipun penelitian tambahan diperlukan sebelum kita dapat menghasilkan utopia bertenaga hidrogen.

"Jika itu akan bekerja secara efisien dan kompetitif biaya, mungkin kita dapat mulai berbicara tentang stasiun pengisian bahan bakar komersial atau hidrogen yang ditenagai oleh matahari," kata Segev. "Tapi saya pikir ini semua sangat prematur pada tahap ini, jadi kita tidak pada titik di mana kita dapat berbicara tentang membuat ini menjadi teknologi yang akan dilihat orang dalam kehidupan mereka besok pagi."

Tapi Segev, kita bisa bermimpi.

Koreksi: Versi sebelumnya dari cerita keliru dicetak bahwa prototipe mencapai efisiensi tiga kali lipat, sementara ini tetap perhitungan. Kisah ini telah diperbarui dengan komentar tambahan dari penulis studi.