سلول خورشیدی جدید به طور همزمان هیدروژن و الکتریسیته تولید می‌کند

در راستای دستیابی به انرژی پاک برای جایگزین شدن انرژی‌های آسیب رسان فسیلی، محققان برای تولید هیدروژن لازم سلول‌های سوختی، با استفاده از فوتوسنتز‌های ساختگی، آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم می‌کردند.

این فرایند سنتی برای استفاده بهینه از خواص نور، الکترونیکی و شیمیایی دچار مشکلاتی بوند. اما حالا محققان آزمایشگاهی در برکلی موفق شدند روشی پیدا کنند که با استفاده از آن می‌توان همه‌ی این محدودیت‌ها را کنار زد.

این گروه دستگاه فوتوسنتز خاصی به نام «سلول هیبرید فوتوالکتروشیمیایی ولتاژی» که به اختصار HPEV خوانده می‌شود ساخته‌اند که می‌تواند نور خورشید و آب را به دو نوع انرژی تبدیل کند: سوخت هیدروژنی و الکتریسیته. دستگاه‌های فوتوسنتز ساختگی کنونی تنها می‌توانند درصد کمی از نور آفتاب را مورد استفاده قرار دهند.

طبق گفته‌های نویسنده‌ی اصلی این تحقیقات «گیدئون سگف» این موضوع شبیه به این است که یک اتومبیل را همیشه با دنده یک برانید. از این انرژی می‌توانیم به طور مثبت استفاده کنیم اما از آنجایی که سیلیکون در بهترین شرایط خود قرار نمی‌گیرد، بیشتر الکترون‌های آن جایی برای رفتن ندارند. بنابراین انرژی قبل از اینکه بتوان از آن‌ها استفاده کرد از بین می‌رود.

راه حلی که دستگاه جدید ارائه می‌کند این است که به سادگی اجازه‌ی خروج به این الکترون‌ها داده شود. محققان تماس الکتریکی دومی را با بخش سیلیکونی در این دستگاه برقرار کردند که انرژی تولید شده‌ی کنونی از نورخورشید را به چند بخش تقسیم می‌کند. به یکی از بخش‌ها اجازه می‌دهد که آب را به هیدروژن و اکسیژن تقسیم کند و بخشی دیگر به جریان الکتریکی تبدیل می‌شود.

بهینگی دستگاه‌های پیشین فوتوسنتز ۶.۸ درصد بود در صورتی که در دستگاه جدید بنابر ادعای محققان ۲۰.۲ درصد است.

حالا که این گروه اصول اولیه موضوع را روشن کرده اند در حال افزایش قدرت این دستگاه هستند تا بتوانند از آن در کاربرد‌های حقیقی استفاده کنند. احتمالا این طراحی این سوال را مطرح می‌کند که چرا انرژی اضافی را به جای تبدیل کردن به هیدروژن در یک باتری ذخیره نمی‌کنیم؟

یکی از پاسخ‌ها قیمت زیاد باتری‌هاست. اما سلول‌های سوختی هم ارزان قیمت نیستند. گذشته از این هیدروژن قرار است در دنیای آینده نقش بسیار مهمی را در زمینه‌ی تولید انرژی ایفا کند، بنابراین هر گام مهمی که بتواند به طور بهینه منجر به تولید هیدروژن شود، می‌تواند مفید باشد.