Графеновий шар допоможе сонячним панелям генерувати енергію від дощу

Багато критики популяризації електромобілів, використовують як аргумент для заперечень той факт, що при переході на цей транспорт існуючі потужності електростанцій не витримають такого споживання енергії, а значить доведеться будувати неекологічні електростанції, часто небезпечні, наприклад, вугільні або атомні.

Однак технології відновлюваної енергетики рухаються вперед. За останні роки дуже сильний поштовх до розвитку отримала вітрова енергетика, де собівартість електроенергії впала дуже значно, сильно впала в ціні і сонячна, причому настільки, що європейські виробники панелей для електростанцій попросили допомоги в уряду, так як їх ціна при купівлі у китайських виробників стала нагадувати демпінг.

І от нова розробка китайських вчених. Ними розроблені сонячні панелі, які отримують енергію не тільки від сонця, але і від дощу.

Сонячна енергія знаходиться на підйомі. Багато технічні досягнення зробили сонячні батареї досить ефективним та доступним в останні роки. Великим недоліком залишається те, що сонячні батареї не виробляють жодної енергії, коли йде дощ.

Тепер же така ситуація може змінитися: китайські дослідники розробили нове рішення для створення всепогодного сонячного елементу, який працює як від сонячного світла, так і від крапель дощу. Результати своєї роботи вони опублікували в Журналі Angewandte Chemie.

Команда з Океанського університету (Ocean University of China, Qingdao) і університету Юньнать (Yunnan Normal University, Kunming) розробили високоефективну фотоелектричну клітинку гретцеля. Для того, щоб краплі дощу сприяли виробництву електроенергії, китайські вчені використовували найтоншу плівку з графена.

Графен являє собою двовимірну форму вуглецю, в якому атоми розташовані в структурі, що нагадує бджолині стільники. Він може бути легко отриманий окисленням, відлущуванням, і подальшим відновленням графіту. Цей матеріал володіє унікальними електронними властивостями: він є хорошим провідником струму і містить багато вільних електронів, які без праці переміщуються по всьому шару. Графен також здатний зв’язувати позитивно заряджені іони з його електронами (кислотно-основна взаємодія Льюїса) у водних розчинах. Це властивість використовується в процесах на основі графена для видалення іонів свинцю і органічних барвників з розчинів.

Це явище надихнуло дослідників, що працюють з Qunwei Tang (професор матеріалознавства в Ocean University of China) використовувати графенові електроди для отримання енергії від дії крапель дощу. Краплі дощу не чиста вода – вони містять солі, які дисоціюють на позитивні і негативні іони. Позитивно заряджені іони, у тому числі солей натрію, кальцію та іони амонію, можуть зв’язуватися з поверхнею графена.

Коли крапля дощу потрапляє на графеновое покриття, в точці дотику вона насичується позитивно зарядженими іонами. В цей же час графен збагачується делокализованными електронами. Наслідком цього є утворення подвійного електронів і позитивно заряджених іонів – процесу, який отримав назву «псевдоконденсация». Різниця потенціалів, пов’язаних з цим явищем є достатнім для отримання напруги і струму.

Говорити про швидкий вихід готового комерційного продукту на основі «всепогодних» сонячних панелей поки рано. Проте вчені впевнені, що після низки додаткових тестів і удосконалень, технологія може стати досить перспективною і навіть потіснити традиційні фотоелементи.