Technologia opracowana przez laboratorium Brown School of Engineering łączy elektrody katalityczne i ogniwa słoneczne perowskitowe, które pod wpływem słońca wytwarzają elektryczność. Wytworzony prąd płynie do katalizatorów zamieniających wodę w wodór i tlen. Wydajność zamiany światła słonecznego w wodór ma wynosić nawet 6,7%. 

Kataliza tego typu nie jest już nowością w świecie technologii źródeł odnawialnych, lecz laboratorium zastosowało warstwę perowskitu i elektrodę katalityczną w jednym module. Po upuszczeniu go do wody i wystawieniu na działanie promieni słonecznych wytwarza on wodór bez wkładu żadnych dodatkowych czynników. Naukowcy porównują opracowaną koncepcję do liścia, który pod wpływem słońca przetwarza dwutlenek węgla w tlen. W przypadku sztucznego liścia wytwarzana jest elektryczność.

Czym są perowskity?

Perowskity to kryształ tworzące sześcienne struktury, które zbierają światło i przetwarzają je na energię. Najbardziej wydajne ogniwa, które udało się z nich stworzyć osiągały wydajność ponad 25%, lecz były one bardzo drogie i wrażliwe na wilgoć, światło i wysokie temperatury. W panelu perowskitowym badaczy z Uniwersytetu Rice'a zamieniono kosztowną platynę na węgiel, co ma zmniejszyć koszty produkcji tego ogniwa. 

Technika kapsułkowania

Tajemnica sukcesu opisywanej technologii jednak niekoniecznie drzemie w samych perowskitach, ale w polimerze, który ochrania cały moduł i pozwala na zanurzenie go w wodzie na długi czas. Powłoka dopuszcza bowiem światło słoneczne do ogniwa, jednocześnie zabezpieczając je przed wodą i służąc za izolator między ogniwem i elektrodą.

– Do tej pory istniały układy katalityczne, które łączą za pomocą kabla ogniwa słoneczne znajdujące się poza wodą z zanurzonymi w wodzie elektrodami – podkreślił Jia Liang, jeden z członków zespołu. – My uprościliśmy tę konstrukcję, zamykając katalizator i warstwę perowskitową w kapsule z polimeru.

Co ciekawe produkcja energii w module może zachodzić także bez dostępu do światła słonecznego. Moduł rozdzielający wodę może bowiem wykorzystywać do tego celu zgromadzoną już energię w postaci paliwa chemicznego. 

Naukowcy mają w planach nadal udoskonalać technikę kapsułkowania, a także same ogniwa słoneczne, aby podnieść wydajność modułów.

Źródło: Rice