Японцы установили рекорд по эффективности получения водорода при помощи солнечного света

Исследователи из Токийского университета (University of Tokyo) и университета Миядзаки (University of Miyazaki), несколько лет разрабатывавшие технологии искусственного фотосинтеза, позволяющие получать водород путем расщепления воды под воздействием солнечного света, преуспели в создании новой системы, имеющей рекордный на сегодняшний день показатель эффективности, который равен 24.4 процента. Предыдущим держателем этого рекорда была группа австралийских исследователей, которая в августе 2015 года добилась показателя эффективности в 22.4 процента при помощи подобного принципа.

Ключевым моментом в повышении эффективности преобразования стало уменьшение потерь энергии солнечного света и увеличение конверсионный способности фотокаталитических ячеек при помощи так называемой "фокусирующей солнечной батареи". Эта батарея вырабатывает электричество, которое используется в процессе электролиза, при помощи яркого света, сфокусированного множеством небольших линз. А усовершенствованная конструкция ячейки обеспечивает минимизацию потерь энергии при ее передаче от фотоэлектрического к электролизному элементу ячейки.

Экспериментальный образец фокусирующей солнечной батареи, изготовленной компанией Sumitomo Electric Industries Ltd, был установлен на системе производства THK Co Ltd, которая постоянно отслеживала положение солнца на небе и поддерживала оптимальный угол падения солнечных лучей на поверхность батареи. В условиях яркого естественного освещения в районе полигона университета Миядзаки новая батарея продемонстрировала эффективность в 31 процент. Однако, с учетом снижения эффективности при конверсии солнечного света в электроэнергию и в водород в процессе электролиза, общая эффективность новой батареи составляет от 24 до 25 процентов.

В настоящее время система, основанная на разработанных японскими учеными принципах, уже доступна на потребительском рынке. Конечно, фокусирующие солнечные батареи, за счет использования сложной оптической системы, более дороги, нежели чем обычные солнечные батареи. Но с учетом их высокой эффективности срок их окупаемости не превышает, а порой и меньше срока окупаемости обычных систем фотоэлектролиза, эффективность которых достигает максимум 10 процентов. Ожидается, что стоимость получаемого на такой системе водорода не будет превышать 4 долларов за килограмм, и это значение является порогом, определенным американским Министерством энергетики, при преодолении которого технология может считаться коммерчески жизнеспособной.