В Стэнфорде изобрели новый способ производства водорода

В лаборатории Стэнфорда разработали две новых технологии из области энергетики — дешевый способ производства водорода и надежный цинковый аккумулятор. Их открытие описано в статье журналов Science Advances и Nature Communications.

Водородное топливо считается чистой альтернативой бензину. С прошлого года производители автомобилей в США начали продажу машин на водородном топливе, но продали всего единицы, в основном потому, что станций заправки мало и они далеко друг от друга.

Само водородное топливо не выделяет углекислый газ, а вот его производство не обходится без выбросов СО2 в атмосферу. Поэтому профессор И Цуй и его коллеги занялись фотоэлектрическим расщеплением воды: электроды помещаются в воду, и когда их касается солнечный свет, производится ток, расщепляющий воду на водород и кислород.

Для того чтобы избежать коррозии электродов, Цуй использовал ванадат висмута, недорогой сплав, впитывающий солнечный свет и производящий незначительный объем электричества. Поэтому ученые обратились к нанотехнологиям и создали наноконусы поверх тонкого слоя ванадата висмута. Оба слоя поместили на перовкситовый солнечный элемент.

Устройство при погружении сразу начало расщеплять воду с эффективностью 6,2%, что является теоретическим максимумом для ячеек ванадата висмута.

Второе исследование — это новый цинковый аккумулятор, который предложили профессор Цюй и его коллега из Токио Шоуго Хигаши.

«Солнечные и ветряные станции должны производить энергию для сети круглыми сутками, даже когда солнца или ветра нет, — говорит Цюй. — Требуется недорогая батарея и другие дешевые технологии, достаточные для хранения чистой энергии для использования по необходимости».

Так был создан новый аккумулятор с электродами из недорогих цинка и никеля. Цинковые батареи делали и раньше, но мало кто из них заряжается повторно, из-за крошечных волокон дендритов, образующихся на поверхности цинка во время зарядки. Дендриты могут расти, пока это не приводит к короткому замыканию.

Ученые решили проблему дендритов, изменив конструкцию аккумулятора. Вместо того чтобы размещать электроды цинка и никеля друг напротив друга, как в обычной батарее, они разделили их пластиковым изолятором и обернули края цинковых электродов углеродным изолятором.

В ходе испытаний они провели 800 циклов зарядки-разрядки без короткого замыкания. «Наша конструкция очень простая и может быть использована для широкого спектра металлических аккумуляторов», — сообщил Цюй.