Oszczędzanie energii słonecznej na deszczowe dni
Wodór to czysty gaz, który po wprowadzeniu do ogniw paliwowych wytwarza wodę. Działanie ogniw paliwowych można porównać do baterii, generują bowiem energię elektryczną za sprawą reakcji chemicznej. Proces ten odbywa się bez udziału spalania, a w związku z tym, nie ma także emisji. Nie zaskakuje zatem fakt, że wodór wyróżnia się jako źródło energii, które może zastąpić paliwa kopalne. Dotychczasowa produkcja wodoru opiera się na metodach nieodnawialnych, takich jak reforming parowy gazu ziemnego. Uczestnicy projektu COCHALPEC (Development of electrodes based on copper chalcogenide nanocrystals for photoelectrochemical energy conversion) zaprezentowali jednak alternatywną i w pełni zrównoważoną metodę produkcji wodoru. Punktem startowym było opracowanie paneli słonecznych zdolnych do wytwarzania prądu elektrycznego, by rozszczepiać cząsteczki wody na tlen i wodór. Choć koncepcja jest prosta, koszty technologii rozszczepiania cząstek wody są wysokie. Zespół projektu COCHALPEC podjął wyzwanie, obmyślając nowy sposób na zbudowanie niedrogich ogniw foto-elektrochemicznych. Kluczem do tej koncepcji było przyjęcie tzw. materiałów 2D, które zasadniczo składają się z pojedynczej warstwy atomów. Zespół COCHALPEC skupił się na syntezie tych materiałów w formie warstw nanokrystalicznych. Poprzez jednorodną dyspersję w rozpuszczalniku ciekłym, diselenek wolframu jest przekształcany w cienkie płatki. Roztwór ten przypominający tusz z diselenku wolframu jest następnie wstrzykiwany w powierzchnię międzyfazową między dwiema cieczami wzajemnie nierozpuszczalnymi, która niczym "wałek do ciasta" kształtuje płatki w wysokiej jakości cienką warstwę. Fotoelektrody wyprodukowane w ten sposób przetestowano i odkryto, że są one lepsze gatunkowo pod względem wydajności niż cienkie warstwy wykonane z tego samego materiału, lecz przy użyciu innych metod. Pod koniec trwania projektu COCHALPEC w maju 2015 r., uzyskana wydajność konwersji wynosiła około 1%. Choć wartość ta jest stosunkowo niska, koncepcja może zostać ulepszona, zapewniając większą efektywność w przyszłości.
Słowa kluczowe
Energia słoneczna, systemy fotowoltaiczne, wodór, materiały 2D, diselenek wolframu
