O echipă de cercetători de la Universitatea Stanford a dezvoltat noi metode de a produce combustibil bazat pe hidrogenul din apă, prin utilizarea vanadatului de bismut, un compus ieftin care absoarbe lumina solară şi generează cantităţi modeste de energie electrică, conform unui studiu publicat în revista 'Sciences Advances', citat de agenţia de presă Xinhua.
Yi Cui, profesor asociat de ştiinţa şi ingineria materialelor la Stanford şi colegii săi s-au concentrat asupra separării fotovoltaice a apei care constă dintr-un electrod alimentat cu energie solară cufundat în apă. Atunci când lumina soarelui loveşte electrodul, generează un curent electric, care împarte apa în părţile sale constitutive: hidrogen şi oxigen.
Electrozii solari convenţionali realizaţi din siliciu se corodează rapid atunci când sunt expuşi la oxigen, un produs secundar cheie al divizării apei.
Acesta a fost motivul pentru care echipa profesorului Cui a ales să lucreze cu vanadat de bismut, care este binecunoscut ca fiind un material promiţător pentru descompunerea fotoelectrochimică a apei, în parte din cauza costurilor scăzute şi a stabilităţii ridicate împotriva coroziunii, a spus Cui, care este cercetător principal la Stanford Institute for Materials and Energy Sciences. "Cu toate acestea, performanţa acestui material rămâne cu mult sub eficienţa teoretică a conversiei energiei solare în hidrogen", a declarat specialistul.
Vanadatul de bismut absoarbe lumina, dar este un slab conducător de electricitate. Pentru a transporta curentul, o celulă solară din vanadat de bismut trebuie să fie tăiată foarte subţire, la 200 de nanometri sau mai puţin, ceea ce o face practic transparentă. Ca urmare, lumina vizibilă care ar putea fi folosită pentru a genera electricitate trece pur şi simplu prin celulă. Pentru a capta lumina soarelui înainte ca aceasta să scape, echipa lui Cui s-a întors spre nanotehnologie. Ei au creat o serie de structuri microscopice care conţin mii de nanoconuri de siliciu, fiecare de aproximativ 600 de nanometri înălţime.
"Structurile de nanoconuri au demonstrat o capacitate promiţătoare de captare a luminii într-o gamă largă de lungimi de undă", a explicat Cui. "Fiecare con este modelat în mod optim pentru a capta lumina soarelui, care altfel ar trece prin celula solară subţire", a explicat acesta.
În acest experiment, Cui şi colegii săi au depozitat structurile de nanoconuri pe o peliculă subţire de vanadat de bismut. Ambele straturi au fost apoi plasate pe o celulă solară din 'perovskite', un alt material fotovoltaic promiţător.
Atunci când a fost scufundat, dispozitivul a început imediat separarea apei la o eficienţă a conversiei energiei solare în hidrogen de 6,2 la sută, rata teoretică maximă pentru o celulă de vanadat de bismut. "Tandemul de celule solare a continuat să genereze hidrogen timp de peste 10 ore, ceea ce este o indicaţie de bună stabilitate", a spus Cui. El consideră că dispozitivul lasă loc pentru îmbunătăţiri semnificative în viitor.
Combustibilul bazat pe hidrogen a fost mult timp considerat o alternativă curată la benzină. Constructorii auto au început anul trecut să ofere autovehicule propulsate cu hidrogen pentru consumatorii americani, dar s-au vândut numai câteva maşini, în principal pentru că staţiile de alimentare cu combustibil bazat pe hidrogen sunt puţine şi la mari distanţe unele de altele, mai notează agenţia Xinhua. AGERPRES