Солнечный суперконденсатор производит водород и электричество одновременно.
Распространение водородных транспортных средств происходит не так быстро, как электромобилей, хотя они и работают на чистом, относительно доступном топливе, а неразвитость инфраструктуры для промышленного производства, распределения и хранения водорода по-прежнему остается основным препятствием на их пути. Но последняя работа ученых из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) поможет снизить барьер для выхода технологии в массы с новым устройством, которое использует солнечный свет для одновременной выработки водорода и электричества.
Исследователи UCLA создали гибридный девайс, который объединяет суперконденсатор с водородным топливным элементом и обеспечивает работу системы за счет солнечной энергии. Наряду с обычными положительными и отрицательными электродами устройство имеет третий электрод, который может либо хранить энергию в виде электричества, либо использовать ее для разделения воды на составляющие ее атомы водорода и кислорода – процесс, называемый водным электролизом.
Отличительной особенностью устройства также является возможность производить водородное топливо экологически чистым способом. В настоящее время около 95% производства водорода во всем мире получается из переработки ископаемого топлива (например – природного газа) – процесс, который выделяет большое количество CO2 в атмосферу, отмечает Махер Эль-Кади, соавтор исследования.
«Водородная энергия не является «зеленой», если она не производится из возобновляемых источников», - сказал Эль-Кади. Он добавил, что использование солнечных элементов и доступных материалов для расщепления воды обладает огромным потенциалом в снижении стоимости производства водорода и что подход может в конечном итоге заменить существующий метод, основанный на ископаемом топливе.
По словам ученых, объединение суперконденсатора и технологии электролиза воды в одном устройстве – это прогресс, который можно сравнить со смартфоном, в котором были совмещены телефон, веб-браузер и камера.
Чтобы обеспечить максимальную площадь поверхности, которая будет взаимодействовать с водой и, тем самым, увеличить количество водорода и объем заряда суперконденсатора, исследователями были разработаны электроды наномасштабного уровня – в тысячу раз тоньше, чем толщина человеческого волоса. Хотя созданное ими устройство умещается на ладони, они говорят, что изготовление более крупных версий также не составит особых сложностей.
Новый девайс может сделать водородомобили более доступными для широких масс, поскольку он производит водород с использованием никеля, железа и кобальтовых элементов, являющихся более распространенными и дешевыми, чем платина и другие драгоценные металлы, которые в настоящее время применяются для производства водородного топлива.