Израильские исследователи разработали инновационный прототип для эффективного производства водорода с использованием только солнечной энергии. Новая система основана на прорыве, который позволяет более безопасно отделять воду от водорода и кислорода в двух разных ячейках без опасного взаимодействия, которое может вызвать взрывы, и, кроме того, обеспечивает беспрецедентную энергоэффективность 98,7%.
Исследование, опубликованное в журнале Joule, возглавляет исследователи из Израильского технологического института (Technion) в сотрудничестве с исследователями из Университета Порту в Португалии.
Новая система содержит двухслойное тандемное устройство, которое позволяет более эффективно использовать спектр света. Часть солнечного излучения поглощается в верхнем слое, изготовленном из полупрозрачного оксида железа, в то время как остальная часть излучения проходит через и поглощается фотоэлектрической ячейкой. Вместе два слоя обеспечивают энергию, необходимую для разрушения воды.
Новая система основана на теоретическом продвижении команды Technion, с которой безопаснее отделять воду в водороде и кислороде в двух разных ячейках, без опасного взаимодействия, которое может вызвать взрывы. Исследователи продемонстрировали эффективность системы с солнечным светом в 80-часовом эксперименте.
Ежегодно во всем мире производится огромное количество водорода: 65 миллионов тонн, стоимость которых составляет около 130 миллиардов долларов США, при общей энергии около 9 экзаджоулей (EJ), что эквивалентно 2600 тераваттам в час (TWh). Эти суммы неуклонно растут и, как ожидается, утроятся в течение следующих 20 лет. По прогнозам, потребление водорода достигнет 14 экзаджоулей к 2030 году и 28 экзаджоулей к 2040 году.
Около 53% водорода сегодня используется для производства аммиака для удобрений и других веществ, 20% используется нефтеперерабатывающими заводами и 7% в производстве метанола. Водород также используется в некоторых ускоренных этапах разработки, таких как его использование в качестве топлива для электромобилей с топливными элементами (FCEV) или для хранения энергии, генерируемой чистыми источниками, такими как ветер или солнечная энергия.
В настоящее время около 99% водорода производится из ископаемого топлива, главным образом путем добычи природного газа (SMR). Этот процесс высвобождает около 10 тонн CO2 на тонну водорода и отвечает за примерно 2% всех антропогенных выбросов CO2 в атмосферу.Основываясь на технологии, которую они разработали, израильские исследователи основали компанию H2Pro, стартап, который работает над преобразованием технологии в коммерческое приложение.
