Была недавно дискуссия по поводу водородных двигателей для автомобиля и связанной с этим технологии получения водорода. Интересное сообщение по этому поводу.
Ученые из Стэнфордского университета (Stanford University, США) построили прибор для электролиза воды (и получения в качестве топлива водорода) при помощи солнечного света. Результаты исследований были опубликованы в журнале Science, о новом электролизере можно также прочесть на сайте университета.
Устройство работает следующим образом. В воду помещаются электроды, состоящие из пластинок кремния. Одна из них покрыта нанопленкой из никеля. При попадании на электроды света возникает электрический ток, расщепляющий воду на водород и кислород. Водород запасается и используется в дальнейшем как экологически чистое топливо, а кислород выпускается в атмосферу.
Никелевая пленка защищает кремний от ионов кислорода, разъедающих электрод в месте своего формирования (с пленкой электрод выдерживает трое суток). Помимо этого, такая пленка значительно повышает напряжение тока, увеличивая производительность установки.
Низкая стоимость исходных материалов делает технологию пригодной для использования в промышленности.
http://www.polit.ru/news/2013/11/15/ps_splitter/
Комментарии
Водород запасается
В этом месте хотелось бы подробностей от Британских Стэнфордских ученых ))
Это же элементарно, сэр! Полученные газы охлаждают. Кислород первым становится жидким. Его сливают и остаётся чистый газообразный водород.
Э... Хм... Энергетика процесса?
На никеле наверное. Никель, палладий, платина отлично растворяют в себе водород.
Насколько я помню из того, что попадалось на глаза запасание водорода проблема не меньшая чем снижение себестоимости его получения.
В газообразном слишком летуч, в разных других схемах дорого выходит запасать.
Где возникает электрический ток? В электроде? И почему нельзя сделать как у людей платиновый или угольный электрод для катода?
Очевидно, журношлюхость на марше. Нет там никакого электрического тока, идет каталическое разложение воды под действием света (и не обязательно солнечного). Эффект известный с 19 в. Не применяется, ибо сложно отделить водород от кислорода и водичка должна быть бидистиллированной, пока такую получишь, на электричестве прогоришь.
Кталическое разложение? Водичку можно сливать с кондиционеров.
католическое и только святая вода. Но если помолиться, то можно сразу святой водород, без еретического кислорода.
и что здесь нового? элементарный электролиз, просто произведенный с помощью гелиоэнергетики. да и к тому же, об использовании данного метода в промышленных масштабах можно забыть.
Поподробнее -
High-Performance Silicon Photoanodes Passivated with Ultrathin Nickel Films for Water OxidationSilicon’s sensitivity to corrosion has hindered its use in photoanode applications. We found that deposition of a ~2-nanometer nickel film on n-type silicon (n-Si) with its native oxide affords a high-performance metal-insulator-semiconductor photoanode for photoelectrochemical (PEC) water oxidation in both aqueous potassium hydroxide (KOH, pH = 14) and aqueous borate buffer (pH = 9.5) solutions. The Ni film acted as a surface protection layer against corrosion and as a nonprecious metal electrocatalyst for oxygen evolution. In 1 M aqueous KOH, the Ni/n-Si photoanodes exhibited high PEC activity with a low onset potential (~1.07 volts versus reversible hydrogen electrode), high photocurrent density, and durability. The electrode showed no sign of decay after ~80 hours of continuous PEC water oxidation in a mixed lithium borate–potassium borate electrolyte. The high photovoltage was attributed to a high built-in potential in a metal-insulator-semiconductor–like device with an ultrathin, incomplete screening Ni/NiOx layer from the electrolyte.
И ни слова про КПД...
да, наброс.
"...а кислород выпускается в атмосферу".
Британско-стэнфордских учёные не знают о том, что кислород широко применяется в промышленности, медицине и т. д.
+2 к репутации за экологичность и зелёность!
Главное, что напряжение тока повышает.
оставлю статью, и сделаю на неё закладку, чтобы легче найти, наукофаперов гонять. ;)
Так можно сказать, ну, с некоторой натяжкой, если иметь в виду электрический ток - как физическое явление (процесс), а напряжение - уже как физическую величину.
Ток - явление, а вот сила того самого тока - это уже величина, физическая...
Это вопрос скорее философский.. Ток в металлах противоположен направлению движения электронов (реальному движению реальных электронов).. Если же мы говорим об электролизе, то кто куда движется ??
Монокристаллическая кремниевая пластина покрыта 2 нм слоем никеля - это фотодиод с "барьером Шоттки", никель одновременно является положительным электродом, второй электрод (отрицательный) может быть хоть бы и угольным, расположенный удаленно от "диодной пластины" и потому выделяющийся водород можно собирать достаточно отдельно от кислорода - тут проблемы нет. Цепь замкнуть с n-кремния на уголь накоротко, никеля не касаться. Проблема тут такая - у Шоттки-диодов малое выходное фотонапряжение, его можно изменять лишь в небольших пределах подбором металла с большей "работой выхода электронов". Такая идея как то однажды давно меня "посещала", но была признана "негодной" из за того, что для нормального электролиза воды требуется напряжение больше 1.228 вольта, а получить на барьере Шоттки больше 1 вольта никак не получается. Что и подтверждается этой публикацией - авторам удалось добиться 1.07 вольт, это достижение, но для практической эффективности процесса этого будет все таки немного недостаточно.
Но принципиальных физических ограничений (запретов) ведь нет. Это же не поиски "вечного двигателя". Нужно только подобрать материалы и доработать технологию .. Есть потребность в водороде, значит и технологию доработают (если это принципиально возможно)..
"Доработать" можно легко, заменив "коробочку" на рисунке еще одним, "воздушным", фотодиодом - фотоЭДС будет тогда чуть больше 2-х вольт и "процесс пойдет" без особо экзотических электролитов. Будет, как и при органическом фотосинтезе, тогда требоваться не менее двух фотонов на один протон. Однако "технологическая прелИсть" идеи "одноступенчатости конструкции" тогда теряется.
PS
Но уж если все равно нужно два фотодиода последовательно, то смысла в уязвимом (~80 часов) "подводном" фотодиоде никакого нет - тогда просто два коррозионно стойких угольных электрода в воду и два самых обычных "воздушных" кремниевых фотодиода (фотоэлемента) для электричества (с суммарной фотоЭДС порядка 1.4 вольт) - и собирайте свой водород "даром".