ラウンドザクロック太陽光発電に向けた有望なステップ

太陽光発電が世界中の主要な電力源になるためには、太陽が輝いていないときに太陽からのエネルギーを蓄えるための安価な方法が必要になります。ジャーナルに掲載された論文 化学 今週は、そのようなシステムに向けた大きな一歩を報告します。研究者たちは、太陽光のエネルギーを安価かつ効率的に水素に変換する装置を開発しました。この水素は、燃料として使用でき、簡単に保管できます。

これらの電極に供給される太陽光発電により、水から水素と酸素を生成することができます。

マイケル・グレッツェル スイスのローザンヌにあるエコールポリテクニークのフォトニクスおよびインターフェース研究所を率いるは、韓国とシンガポールの同僚とともに、電気と触媒材料を使用して水から水素と酸素を生成するデバイスを構築しました。この新しいウォータースプリッターは、そのようなデバイスが知られているように、非常に効率的で、安価で豊富な材料を使用し、製造が簡単です。

研究者は何十年にもわたって太陽光発電による水分解を追求してきました。そのようなデバイスの1つまたは2つの部分で優れたパフォーマンスを示しましたが、実用的な完全なシステムを構築した人は誰もいません。

新しいデバイスは、実用的なデバイスに必要な4つの基準のうち、高効率、低コスト、および豊富な材料の使用（大規模に使用できる）の3つを満たしているため注目に値します。次のステップは、4番目の基準である信頼性を満たすことです。このデバイスは、新しい比較的高電圧の太陽電池を使用して必要な電力を生成し、2つの電極にニッケルと鉄をベースにした安価な新しい触媒材料を使用します。1つは水素を生成し、もう1つは酸素を生成します。

水酸化ニッケルが有望な触媒であり、鉄を加えることでそれを改善できることを示す以前の研究に基づいて構築された触媒。研究者らは、水酸化ニッケルに鉄を加えて層状構造を形成し、触媒を多孔質のニッケルフォームの上に置いて、反応が起こる可能性のある領域を増やし、反応を加速させました。

太陽電池は、ペロブスカイトと呼ばれる安価で製造が容易な材料を使用しています。ペロブスカイトは、ここ数年で効率が急激に向上しているため、研究コミュニティで興奮を呼んでいます（太陽光発電を「ダートチープ」にする可能性のある材料を参照）。および制御された結晶は、新しい太陽電池材料を実用的にします）。

太陽熱温水器は、太陽光のエネルギーの12.3パーセントを水素の形で貯蔵します。それは少量のように思えるかもしれませんが、ほとんどの太陽電池は、太陽光のエネルギーの16％しか電気に変換せず、そのエネルギーを貯蔵しやすい水素に変換するという追加の手順はありません。

デバイスを実用化するには、さらに多くの作業が必要です。一つには、太陽電池の性能が急速に低下するまで、それはほんの数時間しか続きません。研究者は、ペロブスカイト材料が急速に劣化する理由はわかりませんが、炭素の層を追加したり、太陽電池を元素に対して密閉する方法を改善したりするなど、進歩を遂げています。研究者たちは最近、1か月以上続くペロブスカイト太陽電池を実証しました。

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