Прорив у сонячному паливі може відкрити шлях до дешевшої зеленої енергії

Просунуті дослідження сонячних палив: прорив у використанні заліза

Нещодавні дослідження з Університету Лунда принесли значні досягнення в області розробки ефективних сонячних палив. Вони показали, що системи на основі заліза можуть ефективно зберігати сонячну енергію у вигляді пального, прокладаючи шлях до значно дешевших та екологічно дружніх альтернатив викопному паливу. Такий прорив має великий потенціал для промисловості “зеленого водню”.

Для виробництва пального на основі сонячної енергії необхідні каталізатори, що здатні захоплювати енергію та передавати її у вигляді електричних зарядів молекулам-акцепторам. Одним з таких доступних і екологічно безпечних матеріалів є залізо, яке, на жаль, не відзначалося високою ефективністю через втрати енергії. Це ставило його позаду рідкоземельних, але дорогих альтернатив.

Команда Університету Лунда використала просунуті симуляції, щоб зрозуміти, де саме виникають проблеми. Вони виявили, що молекули-акцептори часто прилипають до залізних каталізаторів, що викликає втрати енергії. Також дослідники відкрили приховані механізми, за якими сусідні молекули сприяють передачі заряду, значно підвищуючи загальну ефективність системи.

“Тепер ми можемо бачити раніше невідомі механізми, які дозволяють молекулам на основі заліза передавати заряд більш ефективно молекулам-акцепторам. Це може ефективно усунути одну з найбільших перешкод до виробництва сонячних палив з використанням звичайних металів,” – пояснив хімік Петтер Перссон.

Результати роботи підтверджують, що оточення молекул відіграє значну роль у цих процесах. “Було дивно, що оточення має таке вирішальне значення. Наші симуляції показують кілька несподіваних способів, якими взаємодія з сусідніми молекулами може сприяти формуванню енергетично багатих продуктів,” – наголосив Перссон.

Хоча дослідження вирішує важливий перший крок у сфері розділення заряду, потрібні додаткові досягнення для того, щоб системи на основі заліза стабільно генерували готове пальне. Знання, здобуті в цих дослідженнях, можуть бути використані для швидкого розвитку нових перетворювачів сонячної енергії, які базуються на доступних матеріалах.

“Дослідження надає нові уявлення про те, як сонячну енергію можна перетворювати ефективніше, використовуючи звичайні метали, такі як залізо. У довгостроковій перспективі це може сприяти розвитку дешевших та більш стійких сонячних палив – важливого елементу в глобальній енергетичній трансформації,” – підсумував Перссон.