Новый виток развития солнечных батарей
Снизить вредные выбросы в атмосферу и усовершенствовать при этом альтернативный источник получения энергии - позволит преобразование диоксида углерода - в муравьиную кислоту. Благодаря ученым искусственный фотосинтез стал эффективнее природного аналога.
По мнению ученых, проблему возрастающего уровня выбросов диоксида углерода можно решить на данный момент несколькими способами: путем использования альтернативных видов энергии без вредных выбросов, либо с низким уровнем выбросов; путем улавливания и хранения в специальных хранилищах (как правило, в подземных емкостях) диоксида углерода (carbon capture and storage - CCS); путем улавливания, с последующей переработкой, к-примеру, в топливо или другое состояние.
Согласно последним исследованиям ученых Принстонского Университета, они разработали технологию, которая в себе совмещает сразу несколько вышеупомянутых способов. Исследователям удалось преобразовать двуокись углерода с помощью солнечной энергии в муравьиную кислоту.
Исследование проводилось в лаборатории Эндрю Бокарсли (Bocarsly) профессора химии при принстонском университете, совместно с учеными компании Liquid Light Inc, находящейся в Нью-Джерси. В результате эксперимента, исследователи сумели смесь воды и двуокиси углерода в электрохимической ячейке преобразовать в муравьиную кислоту (HCOOH) при помощи электричества, поставляемого коммерческой фотоэлектрической солнечной установкой энергетической компании Public Service Electric and Gas (PSE&G).
Устройство самой электрохимической ячейки не представляет особой сложности. Она состоит из нескольких частей, которые были произведены с помощью механической обработки и имеют между металлическими пластинами специальные каналы для циркуляции жидкости. Стоит отметить, что само устройство имеет размер стандартного бокса для завтраков. Вещества помещаются в данную ячейку и преобразуются под возрастающую до тех пор нагрузку, пока процесс внутри устройства не выйдет на заданный уровень реакции.
Процесс, известный как сопоставление сопротивлений, удалось оптимизировать благодаря уравниванию мощности, полученной с помощью солнечной панели. Мощность подавалась предельная, которую только может выдержать данная ячейка, - что дало возможность максимально повысить эффективность всей системы.
Благодаря объединению сразу трех электрохимических ячеек, как заявляют ученые, удалось добиться эффективности – 2%. Исследователи отмечают, что это эффективнее в два раза, нежели фотосинтез, который происходит в тканях растений в природных условиях. К тому же, это максимальная эффективность, которую удалось получить на сегодняшний день для систем по воспроизведению фотосинтеза, построенных человеком.
Стоит отметить, что содержащаяся в яде муравьев одноименная кислота имеет на сегодняшний день довольно распространенное применение. Она используется и как антибактериальное вещество, добавляемое в корма для скота, в качестве консерванта и в качестве средства для антиобледенения для взлетно-посадочных полос в аэропортах виде соли муравьиной кислоты. К тому же, эта кислота обладает большим потенциалом для хранения внутри топливных элементов выработанной энергии.
Ученые отмечают некоторое сходство с методом искусственного фотосинтеза, который был разработан электронным гигантом с мировым именем и одним из ведущих производителей топливных ячеек, используемых не только в составе аккумуляторных батарей для ноутбука или другой электроники, но и для применения на электромобилях - компанией Panasonic. Вместе с тем, система, разработанная японской корпорацией и основанная на применении водорода, который был получен с помощью разделения воды, с использованием нитридного полупроводника для получения муравьиной кислоты, обладает эффективностью - всего лишь 0.2%.
