Искусственный лист

Использование энергии Солнца вместо привычных нефти и газа – это одна из давно поставленных учеными задач. В этой области за последние годы достигнут значительный прогресс. Разработаны новые конструкции солнечных батарей, они стали экономичнее и дешевле. Однако так эффективно преобразовывать солнечный свет в энергию, как это делают растения, мы пока еще не можем. Хотя попытки продвинуться и в этом направлении уже намечаются. 

Группа ученых из Массачусетского технологического университета, возглавляемая профессором  Даниэлем Носерой,  в сентябре 2011 г. рапортовала о разработке устройства, которое они назвали "искусственный лист" (“artificial leaf”). Подобно настоящим листьям деревьев, прибор способен превращать энергию Солнца непосредственно в химическое топливо. Искусственный лист представляет собой тонкую пластину из полупроводникового селикона – материла из которого изготовлено большинство солнечных элементов, преобразующих энергию Солнца в поток безпроводного электричества. На силикон нанесен слой катализатора на основе кобальта, который высвобождает кислород. На другую сторону пластины нанесен слой  никель-молибден-цинкового сплава, который выделяет из молекул воды водород. Лист помещают в емкость с водой освещают солнечным светом. В результате воздействия света устройство начинает быстро генерировать потоки пузырей: кислород выделяется с одной стороны листа, а водород — с другой. Если поместить такой лист в контейнер и разделить его внутренним  барьером, то кислород и водород можно будет собрать, сохранить и использовать в дальнейшем для передачи энергии. Например, можно запитать топливный элемент, который объединит кислород и водород снова в воду, генерируя при этом электрический ток.

Рисунок из сайта Wired.com

Изначально устройство планировали применять для про­изводства топлива и электро­энергии в развивающихся странах, но процесс считался нецелесообразным, так как требовал использования в качестве катализатора платины.

Чтобы сделать технологию более доступной, ученые заменили платиновый катализатор на никель-молибденовый, составляющие которого в изобилии находятся на Земле. Однако, на сегодняшний день искусст­венный лист все еще не готов к коммерческому производству, так как системы для сбора, хранения и использования выделяемых им веществ до сих пор не разработаны. 

Станет ли новое изобретение началом новой эры использования солнечной энергии? Пока отзывы зарубежных ученых очень сдержанные. В новостях от РБК дается несколько комментариев российских специалистов. Так, исполнительный секретарь Нанотехнологического общества России Денис Андреюк уверен, что специалисты по всему миру будут еще долго работать над совершенствованием способов добычи солнечной энергии.

«Люди не оставляют попыток воспользоваться энергией Солнца, так как это неисчерпаемый ресурс. Пока все, что сделано в этой сфере, экзотика, включая классические кремниевые солнечные батареи, так как они очень дорогие. Новое изобретение, я предполагаю, будет в десятки раз дороже. И никель, и молибден не самые дешевые материалы, которые будут быстро портиться. В настоящих листьях заложено множе­ство механизмов, которые помогают забрать как можно больше из солнечного света и наилучшим образом преобразовать его. Искусственный лист не сможет это сделать, его эффективность будет невысокой». По словам эксперта, новое устройство с помощью энергии света расщепляет воду на кис­лород и водород. Но для того, чтобы из этого можно было извлекать электроэнергию, необходима топливная ячейка, которая также стоит денег. «Еще одна проблема заключается в том, что водород очень трудно хранить. Эта задача пока эффективно не решена. Водород хранится в баллонах под давлением, и это подобно бочке с порохом. Получается, что на каждом этапе работы устройства происходят гигантские потери эффективности плюс большие денежные затраты», — прокомментировал г-н Андреюк.

Он добавил, что в данный момент команда специалистов из Нанотехнологического общества России как раз работает над продвижением технологии, которая даст возможность создавать хранилища водорода огромной емкости.

Статьи об энергетике на сайте Temperatures.ru:

 Тепло океанских вод как источник энергии

Проект 21 века - всемирная энергетическая сеть, подобная Интернету

Двигатель, нарушающий законы физики

Можно ли использовать энергию вращения Земли?

Ядерный синтез вместо расщепления (путь спасения для человечества?)

Фотосинтез – загадка на 122 миллиона

Концентратор энергии волн Wave Hub

Новая технология производства батарей для электромобилей

Как сконцентрировать излучение Солнца

Подземное хранилище энергии в Супермаркете Sainsbury's

Человеческая сила