«Розвиток наукових засад отримання, зберігання та використання водню в системах автономного енергозабезпечення»

Портативні фотоелектрохімічні комірки з акумулюванням водню

Експериментальні фотоелектрохімічні комірки з акумулюванням водню: при освітленні напівпровідникового фотоанода водень акумулюється на катоді. Другий варіант: комірка включає в себе три електроди: фотоанод, МН-катод і повітряний електрод. Реакції, які протікають на електродах у загальному виді: фотоанод: 2S2- + 2p+ → S22-; МН- електрод: MHx-1 + H2O + e- → MHx+OH-; повітряний електрод: O2+ 2H2O + 4e- → 4OH-.

Області застосування

Передбачається використання фотоелектрохімічних систем, що розробляються, для одержання чистого водню у якості енергоносія для виробництва електроенергії водневими паливними елементами за рахунок реакції окислення водню киснем повітря, а також для хімічних потреб.

Короткий опис

У фотоелектрохімічній системі пропонується анодну реакцію виділення кисню замінити реакціями окиснення (наприклад, окиснення сульфід-іонів, селенід-іонів та інш.), що дозволяє використовувати у якості катоду вузькозонні напівпровідники, а катодну реакцію виділення водню замінити на реакцію його накопичення в об'ємі катода з використанням металгідридів (інтерметалічні сполуки типу АВ₅ і АВ₂). Також передбачається можливість розряду катоду і генерування електроенергії у ФЕК при відсутності сонячного освітлення за рахунок реакції окислення водню киснем повітря. Анодна і катодна частини електрохімічної комірки розділяється іонообмінною мембраною.

Очікувані властивості

Використання в якості фотоанода матеріалів, які добре поглинають видиме світло (наприклад, ряд сполук типу AI^IB^VI та AI^IIB^V та інші), з шириною забороненої зони меншою 2.7 еВ з модифікованою поверхнею, в результаті чого суттєво збільшується величина фотопотенціалу та зменшується міжфазова рекомбінація та металгідридних катодів з оптимізованою кінетикою сорбції водню до характеристик фотоанодів, дозволить більш ефективно перетворювати сонячну енергію в хімічну енергію водню та дає можливість збудувати фотоелектрохімічну комірку та сонячні модулі на її основі з ефективністю перетворення енергії сонячного світла в хімічну енергію водню на рівні 9-10 %, та одночасним акумулюванням водню або генеруванням електроенергії при відсутності сонячного освітлення за рахунок реакції окислення водню киснем повітря, які будуть основою для створення промислових установок для одержання та акумулювання водню.

Переваги

Водень, одержаний у фотоелектрохімічній системі, дуже чистий і не вимагає додаткового очищення для використання. Крім того, він більш дешевий, чим той, що одержують із використанням твердотільних сонячних елементів і електролізера, тому що не вимагає дорогих і високотехнологічних сонячних елементів.

Конкуренти

Стан розробки

Розроблено методику формування фоточутливих наногетероструктур NT-TiO₂/CdSe-, NT-TiO₂/CdSe_xTe_1-x- та NT-TiO₂/Cd_xZn_1-xSe та модифікування їх поверхні нанорозмірними частинками (квантовими точками) деяких металів чи напівпровідників. Проведені натурні випробування експериментальної фотоелектрохімічної комірки для акумулювання водню та генерування електроенергії за рахунок електрохімічного окиснення водню та відновлення кисню.

Інтелектуальна власність

Контактна інформація

Виконавець:

Проект №7 «Портативні фотоелектрохімічні комірки з акумулюванням водню»

Контактна особа:

Teл. +38 044 225-22-80

Е-mail: kolbasov@ionc.kiev.ua