Возможно ли использование всего спектра солнечного света?

Исследователи впервые показали, что можно собирать энергию из всего видимого спектра солнечного света и быстро и эффективно преобразовывать ее в водород для топлива.

Химические находки могли бы сделать солнечную энергию более эффективной, так как исследователи нашли способ использовать весь спектр солнечного света.

Супер молекула

Ученые впервые разработали единую молекулу, способную эффективно поглощать солнечный свет, а также действовать в качестве катализатора, преобразующего солнечную энергию в водород — чистую альтернативу топливу для таких вещей, как автомобили, работающие на газе.

Эта новая молекула собирает энергию со всего видимого спектра и может использовать более чем на 50% больше солнечной энергии, чем текущие солнечные элементы. Это может помочь человеку перейти от ископаемого топлива к источникам энергии, которые не способствуют изменению климата.

Свои выводы исследователи изложили в исследовании, опубликованном 20 января 2020 года в журнале «Химия природы». Исследовательской группой руководила Клаудия Турро, профессор химии и директор Центра химической и биофизической динамики Университета штата Огайо.

«Вся идея заключается в том, что мы можем использовать фотоны Солнца и преобразовывать их в водород. Проще говоря, мы экономим энергию, получаемую из солнечного света, и накапливаем ее в химических связях, чтобы потом ее можно было использовать», — говорит Турро.

Фотоны — это элементарные частицы солнечного света, которые содержат энергию.

Исследователи впервые показали, что можно собирать энергию из всего видимого спектра солнечного света — включая низкоэнергетический инфракрасный, часть солнечного спектра, которую раньше было трудно собирать — и быстро и эффективно преобразовывать ее в водород. Водород является чистым топливом, то есть он не производит углерод или двуокись углерода в качестве побочного продукта его использования.

«Что заставляет его работать, так это то, что система способна привести молекулу в возбужденное состояние, где она поглощает фотон и способна хранить два электрона для получения водорода», — говорит Турро. «Такое хранение двух электронов в одной молекуле, полученной из двух фотонов, и использование их вместе для получения водорода, является беспрецедентным».

Превращение энергии солнца, скажем, в топливо для автомобиля, в первую очередь требует механизма для сбора энергии. Затем эта энергия должна быть преобразована в топливо. Для преобразования требуется нечто, называемое катализатором — вещь, которая ускоряет химическую реакцию, позволяя преобразовывать солнечную энергию в полезную, как водород, энергию.

Большинство предыдущих попыток собрать солнечную энергию и превратить ее в водород были сосредоточены на более высокоэнергетических длинах волн солнечного света.

Предыдущие попытки также опирались на катализаторы, которые строятся из двух и более молекул, которые обмениваются электронами — энергией — по мере того, как они производят топливо из солнечной энергии. Но при обмене энергия теряется, что делает эти многомолекулярные системы менее эффективными.

Источник

Метки: молекула, солнце