Twee stukjes futuristische technologie brengen batterijen naar het volgende niveau

Waterstof is de brandstof van de toekomst, en vandaag heeft een team van onderzoekers van Stanford University ons een stap dichter bij het gebruik van water gebracht om onze auto's van stroom te voorzien.

De tech neemt nanolagen van bismutvanadaat, een samenstelling die wordt gebruikt om gele pigmenten te maken, en gebruikt het als een zonnecel om water in waterstof te splitsen als brandstof. En Yi Cui, een chemicus van Stanford University, is niet gestopt met het verbeteren van waterstofsplitsing. Hij werkt ook aan het maken van de batterijen die nodig zijn om de energie die wordt opgewekt door zonne-energie vast te houden.

"Zonne- en windparken moeten 24 uur per dag energie leveren voor het elektriciteitsnet, zelfs als er geen zonlicht of wind is", zegt Cui. "Dat vereist goedkope batterijen en andere goedkope technologieën die groot genoeg zijn om overtollige schone energie op te slaan voor gebruik op afroep."

Een van de grote problemen bij het gebruik van waterstof als brandstof is dat er meestal fossiele brandstoffen nodig zijn om genoeg energie te creëren om de moleculen te laten scheiden. In het onderzoek gepubliceerd in Science Advances, Cui en zijn team hebben een laag van 200 nanometer van bismutvanadaat bedekt met siliconenkegels en op perovskiet gelaagd, een andere goedkope fotovoltaïsche technologie.

Meer dan tien uur later converteerde de cel zonne-energie in waterstof met een efficiëntiepercentage van ongeveer zes procent, een aanzienlijke verbetering ten opzichte van andere conversies van zonne- tot waterstof.

"Ik zou zeggen dat het zeker indrukwekkend is", zegt Ian Sharp, een fotovoltaïsche onderzoeker bij het Lawrence Berkley National Lab, "maar ik weet niet zeker of het verandert." Om echt impact te hebben, moet dit een veel hogere impact hebben efficiëntie conversie, en stabiel zijn voor 20-30 jaar, niet alleen op de schaal van uren. Echter, Sharp zegt, het is absoluut een stap in de goede richting.

En Cui zegt dat dit apparaat veel ruimte heeft om te verbeteren. Het tweede deel van de vergelijking is de batterij om de stroom op te slaan - wat leidt tot Cui's herontwerp van de zink-nikkel-batterij. Zink-nikkelbatterijen zijn relatief goedkoop om te maken, maar na verloop van tijd vormen zinkionen ketens over de batterij en zorgen ervoor dat deze kortsluiting maakt. Om dit te voorkomen, isoleerden Cui en Shougo Higashi, een chemicus van Toyota Central R & D Labs Inc, de elektroden met plastic en beledigden ze met koolstof.

Hoewel dit herontwerp opladen toestaat, heeft het team slechts 800 oplaadcycli doorlopen. Dit is een aanzienlijke verbetering, maar je telefoon heeft 2000 tot 3000 hergebruiken.

Het kan een tijdje duren voordat dit onderzoek de energiewereld verandert, maar de dag dat we onze auto's en andere technologie op slechts een beetje water en zonlicht kunnen aandrijven, is misschien niet al te ver weg in de toekomst.