VD för Air Liquide, Benoit Potier, visar sin entusiasm för väteekonomin när han prövar en tankstation för vätgas nära Paris 2011. Kan solenergi hjälpa till med väteproduktion? Eric Piermont/AFP/Getty Images Tänk om du bara kunde köra en bil på bara gårdsklipp och utgången läsk?
Tänk om du kunde fånga solens energi i rost och sedan omvandla den till väte?
När oljan blir dyrare och miljöaspekterna vid gruvprocesser som fracking utmanas, loppet för att hitta billig och ren energi pågår. Ibland blir energin brainstorming lite tokig (som den första idén, som du borde testa). Den senare tanken, dock, är inte den förvirrade tanken på en galen vetenskapsman. Det är faktiskt den mycket rationella processen för några extremt intelligenta och avgjort vettiga forskare. Ännu bättre, de gjorde det billigt.
Tanken att skapa väte från solenergi har faktiskt funnits ett tag. Forskare från Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) i Schweiz hittade ursprungligen ett sätt att producera väte från bara vatten på 1990 -talet. Även om det låter som att bryta upp vattenmolekyler och förvandla dem till väte och syre skulle det vara en röra av vetenskaplig jargong, det är faktiskt ganska lätt att förstå. Väsentligen, det är bara att använda en halvledare som skapar reaktionen för att generera syre och en solcell som sedan frigör vätet. Och, självklart, vi kan inte glömma de viktiga elektronerna. Eller ljuset. (Oroa dig inte, vi går in mer på det på nästa sida.)
Som vi har sagt, den schweiziska kontingenten hade redan framgångsrikt klarat denna process för två decennier sedan. Men 2012, de gav sig själva utmaningen att göra det utan extremt dyr utrustning. Hur dyrt? Ett amerikanskt team lyckades göra en liknande produkt som producerade en effektivitet på 12,4 procent - ett stort antal, eftersom det betyder att de kunde omvandla 12,4 procent av solens ljus till väte. Tyvärr, produkten översatt till en gasp-inducerande $ 10, 000 per 10 kvadratcentimeter ytkostnad [källa:Pousaz]. Inte exakt konkurrenskraftiga konsumentpriser.
Så varför i världen förutspår forskarna optimistiskt att de kan skapa en prototyp på 10 procent effektivitet till en kostnad av $ 80 per kvadratmeter [källa:Pousaz]?
Så nu när vi har bestämt att - ja - vi kan lagra solenergi i rost och vatten, vi borde nog säkerhetskopiera lite och förklara mer om hur forskare i Schweiz faktiskt fick det att hända.
Som vi sa, enheten innehåller en oxidhalvledare och en färgämneskänslig solcell. De syreutveckling (processen för att få molekylärt syre från en kemisk reaktion) händer på rostfotoanoden (där strömmen strömmar in) och väteutveckling händer på enhetens katodsida (där strömmen rinner ut). När dessa reaktioner inträffar, elektronerna är instängda i den färgämnesensibiliserade cellen där de skapar en laddning, och vätet kan extraheras från vatten. Och voila - energi lagras.
Men som vi sa, priset, inte processen, har länge ställt den största utmaningen. Istället för att använda en snygg halvledare (som initierar syreutvecklingen), laget bestämde sig för billigt, lätt att hitta rost. Tyvärr, rost råkar också vara en ganska hemsk halvledare. Forskare vid Israel Institute of Technology (Technion) försöker också lösa detta problem, genom att skapa ett ultratunt lager av rost i en solcell som kombinerar mer effektivt halvledarkisel [källa:Focus]. Likaså, den rost EPFL -forskare använder är faktiskt designerjärnoxid, med kiseloxid tillsatt, målas sedan med ett lager aluminium och koboltoxid som förbättrar reaktionens prestanda.
Det betyder att forskare har hittat ett sätt att producera el och väte som kan lagras för användning när som helst - inte bara när solen skiner.
Ganska cool, va? Fundera över det medan du klipper gräsmattan och tuggar läsk.
Väteproduktion i din handflataFotoelektrokemisk nyfikenhet väckt? Du kan kolla in denna korta video från EPFL -folket.
Det är ganska spännande att tänka på att vetenskapen om att använda solenergi - som alltid har kallats den rena framtidens energi - faktiskt gör stora framsteg. Och medan du får en helhetsbild av effektiviteten i det är en sak, det är en annan för forskare att ägna sig åt att göra en billig version som konsumenterna faktiskt kan använda. Kanske kommer idén att fånga, och jag kan äntligen skaffa den bilen som körs på utgången läsk.
