ساخت دستگاهی که می‌تواند با راندمان بالا از نور خورشید هیدروژن تولید کند

محققان به تازگی توانسته‌اند دستگاهی را تولید کنند که قابلیت تولید هیدروژن از نور خورشید را دارد. علاوه بر این، این دستگاه توانسته از نظر بازدهی رکورد 20.8 درصد را در تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن ثبت کند.

مهندسان دانشگاه رایس (Rice University) در تگزاس آمریکا، به تازگی توانسته‌اند یک دستگاه واحد، مقرون به صرفه و بسیار مقیاس‌پذیر تولید کننده که با ترکیب نیمه هادی پروسکایت هالید و الکتروکاتالیست‌ها می‌تواند نور خورشید را به هیدروژن تبدیل کند.

به گزارش Techxplore، این فناوری جدید را می‌توان یک گام مهم و رو به جلو در حوزه انرژی‌های پاک توصیف کرد که برای طیف گسترده‌ای از واکنش‌های شیمیایی و تبدیل مواد اولیه به سوخت هیدروژن با کمک نور خورشید کاربرد دارد.

ثبت یک رکورد جدید در میزان بازدهی 

بر اساس مقاله‌ای که در ژورنال Nature Communications منتشر شده، این دستگاه توانسته به بازدهی 20.8 درصدی در زمینه تبدیل نور خورشید به هیدروژن دست یافته که یک رکورد چشمگیر در این حوزه محسوب می‌شود.

این دستگاه در واقع نوعی سلول فوتو الکتروشیمیایی محسوب می‌شود که با جذب نور خورشید و تبدیل آن به الکتریسیته، انرژی ایجاد شده را برای واکنش‌های شیمیایی به کار می‌برد.

آستین فهر (Austin Fehr)، دانشجوی دکترای مهندسی شیمی و زیست مولکولی و از نویسندگان مقاله مرتبط با این دستاورد، در رابطه با دستگاه تولید هیدروژن از نور خورشید توضیح داده است:

استفاده از نور خورشید به عنوان یک منبع انرژی جهت تولید مواد شیمیایی یکی از بزرگ‌ترین موانع دستیابی به اقتصاد مبتنی بر انرژی پاک است. هدف ما تولید پلتفرم‌های مقرون به صرفه‌ای بود که توانایی تولید سوخت از انرژی خورشید را دارند. در این راستا، سیستمی را طراحی کرده‌ایم که نور را جذب کرده و فرایند الکتروشیمیایی تقسیم مولکول‌های آب در سطح را کامل می‌کند.

تا به امروز، استفاده از فناوری فوتو الکتروشیمیایی برای تولید هیدروژن به دلایلی همچون راندمان پایین و هزینه بسیار زیاد نیمه هادی‌ها، با مشکل مواجه بوده است.

آستین فهر در رابطه با این موضوع نیز توضیح داد:

دستگاه‌های زیادی با هدف تولید هیدروژن سبز از آب و انرژی خورشید تا به امروز تولید شده، با این حال دستگاه ما بسیار استثنایی است، زیرا راندمان بسیار بالایی داشته و از نیمه هادی‌های ارزان‌قیمت استفاده می‌کند.

وی در ادامه توضیح داد که پس از دو سال تلاش بی‌وقفه و پس از تست مواد و روش‌های گوناگون، در نهایت موفق به تولید این دستگاه جدید شدند. به گفته محققان در این دستگاه به دو لایه مانع نیاز بود. یک لایه برای مسدود سازی آب و دیگری برای ارتباط بین پروسکایت و لایه محافظ. پیش از این در نمونه‌های ساخته شده از نیمه هادی گران قیمت استفاده می‌شد. اما اکنون امکان تجاری‌سازی این دستگاه و تولید هیدروژن به عنوان سوخت پاک از انرژی خورشید وجود دارد.