Halpaa ja kestävää vetyä aurinkovoimalla

07.01.2023

Michigan-edullinen-aurinko-vety-muunnos-500-t.jpgMichiganin yliopistossa kehitetty uudenlainen aurinkopaneeli on saavuttanut 9 %:n tehokkuuden veden muuntamisessa vedyksi ja hapeksi. Se edustaa suurta harppausta tekniikassa ja on lähes 10 kertaa tehokkaampi kuin aiemmat aurinkoenergialla tehdyt vedenjakamiskokeet.

Mutta suurin hyöty on kestävän vedyn kustannusten alentaminen. Tämä saadaan aikaan kutistamalla puolijohde, joka on tyypillisesti laitteen kallein osa. Ryhmän itsekorjautuva puolijohde kestää 160 aurinkoa vastaavan keskitetyn valon.

Tutkijat uskovat, että keinotekoiset fotosynteesilaitteet ovat paljon tehokkaampia kuin luonnollinen fotosynteesi, mikä tarjoaa lisäksi polun kohti hiilineutraaliutta.

"Pienensimme puolijohteen kokoa yli satakertaisesti verrattuna joihinkin puolijohteisiin, jotka toimivat vain heikossa valossa", sanoi Peng Zhou, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja.

Lisäksi rakenne käyttää sekä aurinkospektrin korkeampaa energiaosaa veden jakamiseen että spektrin alaosaa lämmön tuottamiseen, mikä edistää reaktiota rohkaisemalla vetyä ja happea pysymään erillään. Tempun mahdollistaa puolijohdekatalyytti, joka jopa parantaa itseään käytön myötä ja vastustaa hajoamista, jota tällaiset katalyytit yleensä kokevat.

Katalyytti on valmistettu indiumgalliumnitridin nanorakenteista, jotka on kasvatettu piipinnalle. Nanorakenteet ovat vielä pippuroitu nanokokoisilla metallipalloilla, jotka käyttävät elektroneja ja aukkoja ohjaamaan reaktiota.

Kokeen ulkoversiossa, jossa auringonvalo ja lämpötila olivat vähemmän optimaaliset, saavutettiin 6,1 prosentin hyötysuhde. Seuraavat haasteet tutkijoilla ovat tehokkuuden parantaminen edelleen ja erittäin puhtaan vedyn saavuttaminen, joka voidaan syöttää suoraan polttokennoihin.

EPFL:n kemianinsinööri Kevin Sivula ja hänen tiiminsä ovat toisaalta ottaneet merkittävän askeleen kohti laitetta, joka voi kerätä vettä ilmasta ja tuottaa siitä vetypolttoainetta – täysin aurinkoenergialla.

He ovat kehittäneet nerokkaan mutta yksinkertaisen järjestelmän, joka yhdistää puolijohdepohjaisen teknologian uusiin elektrodeihin, joilla on kaksi keskeistä ominaisuutta: ne ovat huokoisia, mikä maksimoi kosketuksen ilmassa olevan veden kanssa; ja läpinäkyvä, maksimoimaan puolijohdepinnoitteen altistuksen auringonvalolle.

Vaikka tutkijat eivät muodollisesti tutkineet demonstraatiossaan aurinkoenergian muuntamisen tehokkuutta vedyksi, he myöntävät, että se on vaatimaton tälle prototyypille ja tällä hetkellä vähemmän kuin nestepohjaisissa PEC-kennoissa voidaan saavuttaa.

Käytettyjen materiaalien perusteella päällystetyn kiekon suurin teoreettinen aurinko-vety -konversiotehokkuus on 12 %, kun taas nestekennojen on osoitettu olevan jopa 19 % tehokkaita.

Aiheesta aiemmin:

Vihreää vetyä ja eteeniä

Vihreää polttoainetuottoa kehittäen
08.12.20232D-materiaaleista 3D-elektroniikkaa tekoälylaitteistoihin
07.12.2023Fotonikomponentteja RF-signaalin käsittelyyn
06.12.2023Elektromagnoniikasta uusi tiedonkäsittelyn alusta
05.12.2023Uusi alusta kvantti-informaation käsittelyyn
04.12.2023Lämpöä voidaan käyttää laskentaan
01.12.2023Askel biologian ja mikroelektroniikan integroinnille
30.11.2023Josephson-liitosten käyttö supravirran ohjaamiseen
29.11.2023Mikrotekniikkaa ja molekyylikemiaa aurinkokennoille
28.11.2023Materiaalien kehittelyä koneoppisella
27.11.2023Kaksiulotteisia magneetteja tietotekniikalle
25.11.2023Uusi jäähdytysmekanismi jääkaapeille ja jäähdytyslaitteille
24.11.2023Vangita elektroneja 3D-kiteeseen
23.11.2023Pikofotoniikan synty: Kohti aikakidemateriaaleja
22.11.2023Veden ja ilman välinen akustinen viestintä
21.11.2023Uusia kubittiratkaisuja
20.11.2023Erittäin nopeat laserit erittäin pienillä siruilla
18.11.2023Grafeenia, fotosynteesiä ja tekoälyä vihreään energiantuotantoon
17.11.2023Parempaa energiatehokkuutta tietojenkäsittelyyn
16.11.2023Kommunikointia tyhjyyden kanssa
15.11.2023Metamolekyylisen metamateriaalin valmistus
14.11.2023Läpi ahtaankin raon
13.11.2023Outo magneettinen materiaali voi tehdä laskennasta energiatehokasta
11.11.2023Sähköä molekyylien ja ionien tasolta
11.11.2023Neuroverkkoja optisesti ja kvanttihybridinä
09.11.2023Viisi kerrosta grafeenia
08.11.2023Lämmönsiirron hallintaa transistorilla
07.11.2023Metamateriaali yhdistää katkenneet hermot
06.11.2023Valoa valolla ohjaten
04.11.2023Hiilidioksidia polttoaineeksi tehokkaasti
03.11.20233D-tulostustekniikkaa kvanttiantureille
03.11.2023Magnetismia ei-magneettisissa materiaaleissa
02.11.2023Energiatehokas tekoälysiru
01.11.2023Ferrosähköisyyttä piin kanssa ja yhdellä alkuaineella
31.10.2023Magneettisten aaltojen hallinta suprajohteilla
30.10.2023Vakautta ja tehokkuutta perovskiittiaurinkokennoille
28.10.20233D-tulostettu reaktorisydän aurinkopolttoaineille
27.10.2023Tekoälyä kolmiulotteisella datalla
26.10.2023Kvantti-ilmiön sähköinen ohjaus
25.10.2023Verkkoliitäntä kvanttitietokoneille ja radiospektrin kattava ilmaisin
24.10.2023Fotonikiteet taivuttavat valoa aivan kuin painovoima
23.10.2023Nanorakenteet tehostavat litium-rikki akkuja
21.10.2023Vetyä tankaten
20.10.2023Harppaus hiilinanoputkia pidemmälle
19.10.2023Suprajohtava niobium-aaltoputki
19.10.2023Ruoste ja topologia tehostavat magnetismia
17.10.2023Virheiden osoittaminen tehostaa kvanttilaskentaa
16.10.2023Pyrosähköä viruksista
16.10.2023Uusi kubittialusta luodaan atomi kerrallaan
12.10.2023Kvasikiteitä ja ultralaajakaistaista kuvausta
11.10.2023Kontakteja ja seostusta grafeeninanonauhoihin
10.10.2023Magneettinen heterorakenne nopeuttaa tietotekniikkaa
09.10.2023Mullistava väriteknologia ja aurinkoenergia
06.10.2023Timanteista kvanttisimulaattoreita
05.10.2023Kultaa ja perovskiittiä
04.10.2023Tehokkaampaa koulutusta tekoälylle
03.10.2023Lämpötilakuvausta aineen sisältä
02.10.2023Femtosekunnin laseri lasista
29.09.2023Tavoitteena parempia kubitteja
28.09.2023Suola ja kulta tuottavat sähköä
27.09.2023Laaksotroniikka lämpenee
26.09.2023Tekoälyä monisensorisella integroidulla neuronilla
25.09.2023Magneetteja huonelämpöiseen kvanttilaskentaan
23.09.2023Lupaavia vedyn tuotannon tapoja
23.09.2023Kvanttipotentiaalin vapauttaminen monipuolisilla kvanttitiloilla
21.09.2023Terahertsiaaltoja helpommin
20.09.2023Espoosta voi ostaa kvanttitietokoneen
19.09.2023Kvanttianturien tarkkuutta voi edelleen parantaa
18.09.2023Kaksiulotteisia fettejä piikiekolle
16.09.2023Grafeenia, vihreää energiaa ja materiaaleja
15.09.2023Infrapunavaloa kvanttipisteistä
14.09.2023Kohti täydellisiä optisia resonaattoreita
13.09.2023Pidemmän kantaman vedenalaista viestintää
12.09.2023Pisara-akku tasoittaa tietä biointegroinnille
11.09.2023Atomisen tarkkoja antikvanttipisteitä
08.09.2023Outo metalli on nyt vähemmän outo
07.09.2023Yhtä aikaa analoginen ja digitaalinen
06.09.2023Fotoni kuljettaa ja koodaa kvantti-informaatiota
05.09.2023Parempi kyberturvallisuus uudella materiaalilla
04.09.2023Miten valo toimii? Kysy mekaanikolta
01.09.2023Spinin kytkentää kvanttimateriaalissa huonelämpötilassa
31.08.2023Kuditit antavat välähdyksen kvanttitulevaisuudesta
30.08.2023Ledejä piirtäen ja vaihtoehto orgaanisille ledeille
29.08.2023Ioniansoja, fermionprosessori ja kvanttihybridimekaniikkaa
28.08.2023Grafeenin ominaisuuksia grafiittiin
26.08.2023Tehokas fotoreaktori ja kestävä polttokennoarkkitehtuuri
25.08.2023Pienenergian keruuta grafeenin värähtelystä
24.08.2023Valoa magneetin sisään
23.08.2023Hiilipohjaista kvanttitekniikkaa
22.08.2023Kohti vikasietoisia kubitteja
21.08.2023Kaksiulotteinen aaltojohde valolle
19.08.2023Aurinkokenno toimii kuin kasvin lehti
18.08.2023Seuraava askel neuromorfista laskentaa
17.08.2023Suprajohteita vaikka atomi kerrallaan
16.08.2023Nanoledejä ja kvanttivalosauvoja
15.08.2023Q-piin löytö tuo lisäpotkua kvanttilaskennalle
14.08.2023Ferrosähkömateriaali voisi antaa roboteille lihakset
12.08.2023Anturointia solujen tasolla
11.08.2023Tutka tehostuu kvanttisesti ja interferenssillä
10.08.2023Kesän aikana käännettyä
09.08.2023Uudenlaiset anioneja johtavat kalvot elektrolyysille

Näytä lisää »