Версия для слабовидящих
Как с помощью никеля, кремния, воды и Солнца недорого и надёжно получать водород Печать Email
Новости науки
19.11.2013
Иногда активные сторонники альтернативной энергетики, мечтающие пригвоздить вас к стулу несокрушимой мощью аргументации в пользу их любимого детища, гордо заявляют: «А вот в Германии 3 октября 2013 года Солнце и ветер достигли 59% от всей электрогенерации!» Кстати, когда гелио- и эоловые пессимисты хотят в ответ «размазать» оппонентов-оптимистов, то вспоминают те же самые цифры, уверяя, что они лучше всего показывают безнадёжность зелёного дела...

Причины обоюдоострого фехтования на одних и тех же цифрах известны: с одной стороны, альтернативная энергетика и впрямь стремительно нарастает, а с другой — хотелось бы знать, что будет, когда этот сектор в той же Германии подскочит, скажем, в два раза. Кто будет потреблять 120% всех энергопотребностей страны? И что делать с откровенно лишним электричеством в солнечные дни?

Кремниевый электрод (слева) освещается извне и использует энергию света для разложения воды на кислород и водород. Если бы не защитное покрытие из никеля, он перестал бы работать за считанные часы. (Иллюстрация Guosong Hong / Stanford University.)


Пока же с экономичными способами его запасания для дальнейшего использования в rainy day есть проблемы. Одна из самых разумных технологий — производство водорода днём и его же применение для выработки энергии ночью — тормозится неэффективностью такого процесса. Если брать электричество от фотоэлементов и разлагать им воду на кислород и водород, потери на промежуточных этапах съедят всю экономическую целесообразностью затеи.

Единственная разумная альтернатива — более высокая эффективность наработки водорода, к примеру, при прямом разложении воды в фотохимической ячейке, где электроды представляют собой полупроводники, обращённые к Солнцу части которых поглощают свет и при этом разлагают воду. Вот только сами материалы подобных систем такому решению почему-то не рады. Скажем, в качестве электрода фотохимических ячеек неплохие результаты показывают кремниевые полупроводники. И с водородом у них тоже всё неплохо: он кремнию не страшен. Но вода при разложении почему-то ещё и кислород выделяет, причём чистый. Кремниевые полупроводниковые фотоаноды в таких условиях быстро корродируют, после чего смысл всего предприятия становится откровенно загадочным.

Исследователи из Стэнфордского университета (США) во главе с Майклом Кенни (Michael J. Kenney) поступили так: они изолировали сам кремний от контакта с водой и чистым кислородом, защитив первый слоем из никеля, точнее — наноплёнкой из него толщиной в 2 нм.

В 2011 году кремний в тех же целях покрывали слоем, содержавшим индий. Однако металл этот очень дорог, а достигнутая стабильность не показалась экспериментаторам достаточной. «Никель стоек к коррозии, — поясняет свой выбор г-н Кенни. — Кроме того, он играет роль катализатора, способствующего получению кислорода из воды, не являясь при этом редким элементом».

Добавив в раствор электролита фотохимической ячейки литий для повышения общего КПД устройства, исследователи использовали его для экспериментального получения водорода на протяжении 80 часов — и не обнаружили каких-либо следов коррозии.

Хотя пока таким образом создан лишь материал, пригодный для стабильной работы анода фотохимической ячейки, речь идёт о значительном достижении: коррозия больше не выглядит неодолимым препятствием на пути развития фотохимического способа получения водорода при помощи солнечного света.

Что дальше? А дальше будут бесконечные исследования, которые просто обязаны позволить солнечному свету продолжить своё восхождение в энергетическом табеле о рангах.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Подготовлено по материалам Стэнфордского университета.

Материал подготовлен при поддержке проекта

Источник - http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/materialovedenie/10010106/

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта