Ученые Стэнфордского университета создали недорогой и долговечный сплиттер на основе кремния.
"Солнечные батареи работают только тогда, когда светит солнце", считает соавтор исследования Хонджия Дай, профессор химии в Стэнфордском университете.
"Когда нет солнечного света, коммунальным услугам часто приходится брать электроэнергию от обычных электростанций, которые работают на угле или природном газе."
Экологичное решение, предложил Дай, в дополнение к солнечным батареи поставить топливные элементы с водородным двигателем, которые генерируют электричество в ночное время или когда спрос особенно высок.
Для получения чистой водорода для топливных элементов, ученые обратились к новой технологии под названием расщепление воды: два полупроводниковых электрода соединены и помещены в воду. Электроды поглощают свет и используют энергию, чтобы разделить воду в его основных компонентов, кислорода и водорода. Кислород выпускается в атмосферу, а водород хранится в качестве топлива.
Когда энергия необходима, происходит обратный процесс: сохраненный водород и кислород воздуха соединяются в топливном элементе для выработки электроэнергии и чистой воды.
Весь процесс устойчивого и не выделяет парниковых газов. Но найти дешевый способ расщепления воды был одной из основных проблем. Сегодня исследователи продолжают поиск недорогих материалов, которые могут быть использованы для создания воды разветвители достаточно эффективными, чтобы иметь практическое применение.
"Кремний, который широко используется в солнечных элементах, был идеальным, недорогим материалом", сказал Стэнфорд аспирант Майкл Дж. Кенни, со-ведущий автор научного исследования. "Но кремний ухудшается в контакте с раствором электролита. Погруженный электрод из кремния корродирует, как только начинается реакция расщепления воды".
В 2011 году другая исследовательская команда Стэнфордского обратился с этой проблемой путем покрытия кремниевых электродов с ультратонких слоев диоксида титана и иридия. Это экспериментальная сплиттер вода, полученная водород и кислород в течение восьми часов без разъедания.
"Это были вдохновляющие результаты, но для практического расщепления воды, достижение долгосрочной стабильности необходимо," сказал Дай. "Кроме того, драгоценный металл иридий является дорогостоящим. Хочется иметь недрагоценный металлический катализатор."
Чтобы найти альтернативу недорогой, Дай предложил Кенни и его коллеги пытаются покрытий кремниевых электродов с обычным никеля . "Никель устойчив к коррозии", сказал Кенни. "Это также является активным кислородом производства катализатора, и это земля в изобилии. Это делает его очень привлекательным для этого типа приложений."
Для эксперимента, команда Dai применен 2-нанометрового толстый слой никеля на кремниевую электрода, в сочетании его с другим электродом и помещены как в растворе воды и бората калия. Когда свет и электричество были применены электроды начали разделения воды на кислород и водород, процесс, который продолжался в течение примерно 24 часов без признаков коррозии.
Чтобы повысить производительность, исследователи смешивают литий в раствор на водной основе. "Примечательно, что добавление лития придать превосходную стабильность к электродам," сказал Kenney. "Они генерируются водород и кислород непрерывно в течение 80 часов - больше, чем три дня - без признаков коррозии поверхности." Эти результаты представляют собой значительный шаг вперед по сравнению с предыдущими экспериментальных работ, добавил Дай. "Наша лаборатория подготовила один из самых долгосрочных основе кремния фотоанодов", сказал он.
"Результаты показывают, что ультратонкий никелевое покрытие не только подавляет коррозию, но и служит электрокатализатора ускорения иначе вялым реакцию расщепления воды.
"Интересно, что к электролиту был добавлен литий, чтобы сделать лучше работу никеля. Мы рады, что это также помогает улучшить устройства для расщепления воды."
Ученые планируют сделать дополнительную работу по совершенствованию стабильности и долговечности никеля, обработанных электродов кремния, а также других материалов.
| 
