Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) из доступных в свободной продаже компонентов собрали солнечно-водородную энергетическую систему. Их работа опубликована в Journal of Electrochemical Society, а краткое изложение приводится в сообщении швейцарской школы. По данным исследователей, в их системе эффективность преобразования солнечного света в водород составляет 14,2 процента, что является наилучшим показателем среди всех существующих сегодня подобных устройств.
Солнечно-водородные энергетические системы по другому еще называются перезаряжаемыми водородными элементами. Они состоят из солнечных панелей, вырабатывающих электричество, емкости с водой и мембраны, разделяющей водород и кислород. В дневное время солнечные панели вырабатывают электричество, при помощи которого производится электролиз воды. Образующийся в результате водород накапливается в специальных емкостях и может быть использован для выработки электричества в топливных элементах ночью.
Большинство существующих сегодня подобных систем технически сложны и дороги, поскольку нередко используют для разделения кислорода и водорода сложные фильтры, включающие в себя редкоземельные металлы. Швейцарские разработчики создали систему разделения из двух никелевых электродов, между которыми разместили полимерную мембрану Nafion компании Dupont. Такая мембрана обеспечивает высокую ионную проводимость, но не дает молекулярному водороду или кислороду проникать в её катодные и анодные области.
Для выработки электрического тока для электролиза исследователи использовали солнечные панели, выполненные из кристаллического и аморфного кремния. По данным исследователей, всего три небольших таких панели, соединенных последовательно, были способны выдавать достаточное напряжение для начала электролиза и при этом имели относительно высокий ток короткого замыкания, благодаря которому напряжение при подключении электродов в воде падало не так сильно, чтобы реакция расщепления остановилась.
Исследователи собрали прототип солнечно-водородной системы , площадь солнечных панелей которой составляет 14 квадратных метров. По оценке разработчиков, эта система способна в течение года вырабатывать столько водорода, что его хватит электромобилю на водородных топливных элементах, чтобы проехать около десяти тысяч километров. В ближайшее время разработчики намерены доработать систему солнечных панелей и разделитель молекулярных кислорода и водорода, чтобы повысить эффективность преобразования до 16 процентов.
С февраля текущего года Центр инженерно-строительного, технического и боевого экспедиционного командования ВМС США в Порт-Вайними в Калифорнии занимается испытанием солнечно-водородной энергетической системы, разработанной компанией Boeing. В этой системе для разделения молекулярных кислорода и водорода используется керамическая мембрана. Подробности о системе не раскрываются. После окончания испытаний такие перезаряжаемые водородные элементы будут установлены на нескольких базах ВМС США.