Ультратонкий, гибкий, автономный солнечный топливный элемент может стать устойчивой альтернативой бензину, не занимая места на суше

Недавно Кембридж стал свидетелем того, как листья плывут по реке Кэм, недалеко от знаковых достопримечательностей Кембриджа, включая Мост Вздохов, библиотеку Рена и часовню Королевского колледжа. Вполне нормально, подумаете вы. Но эти листья были «искусственными», превращая солнечный свет в топливо так же эффективно, как листья растений.

Исследователи из Кембриджского университета разработали эти плавающие «искусственные листья», вдохновленные фотосинтезом, для получения чистого топлива из солнечного света и воды. Ультратонкие, гибкие, автономные устройства достаточно легки, чтобы плавать, и могут стать отличной устойчивой альтернативой бензину, не занимая места на суше.

Это первый случай, когда чистое топливо было получено на воде. Если увеличить масштаб, искусственные листья можно будет использовать на загрязненных водных путях, в портах или даже в море, что может помочь уменьшить зависимость мировой судоходной отрасли от ископаемого топлива .

Результаты опубликованы в журнале Nature.

Может снизить стоимость устойчивого производства топлива

В течение нескольких лет исследовательская группа профессора Эрвина Рейснера в Кембридже работала над разработкой устойчивых решений для бензина на основе принципа фотосинтеза. Но существующие технологии были либо неэффективными, либо настолько тяжелыми, что их приходилось ограничивать землей, где пространство было проблемой.

Например, в 2019 году исследователи разработали искусственный лист, который производит синтетический газ из солнечного света, углекислого газа и воды. Хотя он вырабатывал топливо путем объединения двух поглотителей света с подходящими катализаторами, он включал толстые стеклянные подложки и влагозащитные покрытия, что приводило к громоздкому устройству.

«Искусственные листья могли бы существенно снизить стоимость устойчивого производства топлива, но, поскольку они тяжелые и хрупкие, их трудно производить в больших масштабах и транспортировать», — говорит Вирджил Андрей из Кембриджского химического факультета имени Юсуфа Хамида, соруководитель газеты. автор, говорится в сообщении .

«Мы хотели посмотреть, насколько мы можем уменьшить количество материалов, используемых в этих устройствах, не влияя при этом на их производительность», — сказал Рейснер, руководивший исследованием. «Если мы сможем обрезать материалы настолько, чтобы они были достаточно легкими, чтобы плавать, то это открывает совершенно новые способы использования этих искусственных листьев».

«Предлагаем аналогичные фермы для синтеза топлива»

Эксперты искали вдохновение в электронной промышленности, поскольку эта область известна своими методами миниатюризации.

Но задача заключалась в том, чтобы нанести светопоглотители на легкие подложки и защитить их от проникновения воды. Чтобы преодолеть это, команда использовала тонкопленочные оксиды металлов и материалы, известные как перовскиты , которые можно наносить на гибкий пластик и металлическую фольгу. Устройства были покрыты микрометровым водоотталкивающим слоем на основе углерода, который предотвращал разложение влаги.

«Это исследование демонстрирует, что искусственные листья совместимы с современными технологиями изготовления, что представляет собой ранний шаг к автоматизации и расширению производства солнечного топлива», — сказал Андрей. «Эти листья сочетают в себе преимущества большинства технологий солнечного топлива, поскольку они обеспечивают малый вес порошковых суспензий и высокую производительность проводных систем».

« Солнечные фермы стали популярными для производства электроэнергии, мы предполагаем аналогичные фермы для синтеза топлива», — сказал Андрей. «Они могли бы снабжать прибрежные поселения, отдаленные острова, покрывать промышленные пруды или предотвращать испарение воды из оросительных каналов».

«Многие технологии возобновляемых источников энергии, в том числе технологии солнечного топлива, могут занимать много места на суше, поэтому перенос производства на открытую воду будет означать, что чистая энергия и землепользование не будут конкурировать друг с другом», — сказал Рейснер. «Теоретически вы могли бы свернуть эти устройства и разместить их практически где угодно, практически в любой стране, что также помогло бы с энергетической безопасностью».

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

hello@technovery.com