Zvýšenie tlaku pomôže vytlačiť ešte viac vodíka z umelých listov
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 7. 8. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Umelé listy produkujúce vodík môžu byť čoskoro ešte lepšie vo svojej práci vďaka novej štúdii, ktorá skúmala účinky tlaku na chemické procesy, ktoré prebiehajú. Za všetko pritom môžu bubliny.
Pokiaľ ide o určité procesy, je ťažké poraziť prírodu. Vezmite si napríklad fotosyntézu. Stromy sú vďaka svojim listom schopné vysať oxid uhličitý zo vzduchu, spojiť ho s vodou a získať energiu, ktorú potrebujú k životu, pričom zvyšku planéty dodajú zdravú dávku kyslíka.
Takže namiesto toho, aby sa vedci pokúšali urobiť niečo lepšie ako list, strávili roky pokusmi napodobniť ho a aplikovať jeho princípy jedinečnými spôsobmi. Vznikli tak umelé listy, ktoré dokážu produkovať všetko, od syntetického plynu, až po farmaceutické lieky. Jedným z najsľubnejších použití týchto malých kúskov technológie je však uvoľňovanie vodíka zo vzduchu a vody. Deje sa to pri prirodzenej fotosyntéze, keď rastliny oddeľujú atómy vodíka a kyslíka z molekúl vody.
Súčasné umelé listy produkujúce vodík, ktoré sú známe ako fotoelektrochemické články (PhotoElectrochemical Cells - PEC), využívajú svetlom poháňané elektródy na vytvorenie prúdu, ktorý rozdeľuje vodu na vodík a kyslík. Najlepšie z nich majú mieru premeny energie 19 %, čo je miera toho, koľko čistého výkonu pochádza zo systému. Pre porovnanie, najlepšie v súčasnosti fungujúce solárne panely majú mieru premeny energie približne 24 %.
Jedným z problémov pri posúvaní PEC nad toto číslo je, že počas procesu sa v roztoku elektrolytu, v ktorom elektródy pracujú, začnú vytvárať bubliny. Tieto bubliny môžu prekážať v kontakte roztoku s elektródami a môžu tiež narúšať schopnosť systému absorbovať svetlo.
Vedci z nemeckého Helmholtzovo centra v Berlíne pre materiály a energie (Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie - HZB), ktorí si mysleli, že by mohli skrotiť problém s bublinami, testovali myšlienku použitia väčšieho atmosférického tlaku na vnútorné fungovanie PEC. Zistili, že ak by sa prevádzkový tlak zvýšil na 8 barov, boli schopní udržať bubliny dostatočne na uzde, aby znížili celkovú energetickú stratu systému na polovicu, čo by mohlo viesť k až o 5-10% vyššej miere premeny energie, než je súčasný zlatý štandard týchto systémov.
„Pri tomto tlaku je možné takmer úplne vyhnúť stratám optického rozptylu,“ povedal Feng Liang, prvý autor štúdie. „Zaznamenali sme tiež výrazné zníženie kríženia produktu, najmä prenosu kyslíka do protielektródy.“
Liang a jeho kolegovia informovali o svojich zisteniach v magazíne Nature Communications.
