На свете уже достаточно давно существуют автомобили, использующие водород в качестве топлива. Несмотря на то, что водород является весьма перспективным экологически чистым топливом, широкое использование водородного топлива ограничивается нехваткой производственных мощностей, отсутствием инфраструктуры для его хранения, распределения и транспортировки. Понизить планку барьера, препятствующего практическому применению водорода в качестве топлива, может изобретение группы исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Результатом работы этих исследователей является устройство, способное при помощи солнечного света одновременно вырабатывать водород, производить и хранить электрическую энергию.
Новое “солнечное” устройство является гибридом нескольких технологий, технологии суперконденсаторов, искусственного фотосинтеза и водородных топливных элементов. Наряду с двумя традиционными электродами, катодом и анодом, у нового устройства имеется третий управляющий электрод. Однако этот электрод выполняет несколько другую функцию, нежели затвор полевого транзистора, поданный на этот электрод потенциал переключает устройство в режим производства электрической энергии или в режим производства водорода путем процесса электролиза воды.
Для того, чтобы добиться максимальной эффективности работы электродов в обоих режимах работы устройства, ученые увеличили их площадь путем наноструктуризации поверхности, которая находится в контакте с водой. Это позволяет увеличить как количество вырабатываемого водорода, так и количество энергии, которую способен накопить суперконденсатор. Интерес в новом устройство вызывает то, что в нем использованы недорогие материалы, такие, как железо, никель и кобальт, а не платина и другие дорогостоящие металлы, традиционно используемые в технологиях расщепления воды под воздействием солнечного света.
Новая система производства водорода и электричества может послужить частью решения проблемы отсутствия инфраструктуры для водородных и электрических автомобилей. Любой человек, проживающий в сельской местности или в отдаленном труднодоступном районе, получит возможность установить специализированную “солнечную батарею”, которая будет вырабатывать водородное топливо или заряжать аккумуляторы его электрического автомобиля. Помимо всего вышесказанного, новая система, в виде своего рода “бонуса”, позволяет собирать и хранить солнечную энергию, преобразовывая ее в химическую энергию, заключенную в водороде. На базе такой технологии можно будет создавать резервные хранилища для энергетических сетей, которые будут накапливать излишки энергии и отдавать их в часы пикового потребления.
В настоящее время существует лишь один опытный образец “солнечного суперконденсатора”, размер которого приблизительно равен размеру ладони человека. Но ученые из Лос-Анджелеса утверждают, что разработанная ими технология легко масштабируется до любого уровня, и в будущем ничего не будет мешать производить водородные панели, сопоставимые по размерам с размерами панелей современных солнечных батарей.