Computerul care va ajuta la transformarea energiei solare în hidrogen

Utilizarea energiei solare pentru a recolta economic hidrogenul din apă ar putea ajuta la înlocuire surse de combustibil pe bază de carbon și reduc amprenta acestei lumi. Cu toate acestea, a fost o sarcină practic imposibilă pentru oameni să găsească materiale care pot stimula producția de hidrogen, astfel încât să poată concura economic cu combustibilii pe bază de carbon.

Într-un studiu, o echipă de cercetători condusă de Universitatea de Stat din Pennsylvania raportează că au făcut un pas către depășirea provocării producției economice de hidrogen prin folosind calculatoare pentru a găsi materiale care ar putea ajuta la accelerarea separării hidrogenului atunci când apa este expusă la lumină. Acest proces este cunoscut sub numele de fotocataliză.

Calculator care va ajuta la transformarea energiei solare în hidrogen

Importanța hidrogenului

Atât energie electrică cât și energie solara poate fi folosit pentru a separa hidrogenul de apă, care este alcătuită din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Lumina soarelui este folosită pentru a genera electricitate pentru a crea hidrogen, care, la rândul său, ar fi cu siguranță convertit înapoi în electricitate, poate să nu fie avantajos sau eficient din punct de vedere economic.

Deși folosește energia solară pentru a produce direct hidrogen din apă evită acest pas suplimentar, cercetătorii trebuie să continue să studieze cum să folosească conversia directă a hidrogenului solar într-un mod care să concureze cu combustibilii bazați pe acesta. carbon, cum ar fi benzina.

panou solar placa

Cercetătorii, raportând descoperirile lor în jurnalul științific Energy and Environmental Science, au folosit un tip de abordare computațională numită „screening de materiale cu randament ridicat” pentru a restrânge o listă de peste 70,000 de compuși diferiți. șase candidați promițători că, atunci când este adăugat în apă, poate permite procesul de producere a hidrogenului solar.

O formă mai ieftină de energie

Dacă această tehnologie ar putea fi dezvoltată, ar fi foarte economic mai ieftin. Hidrogenul ar putea fi produs pentru 1.60 dolari, spre deosebire de benzină care valorează până la 3.20 dolari. Prin urmare, la jumătate din preț ai putea obține aceeași cantitate de energie cu hidrogen ca și cu benzină la jumătate din preț și economisind energie, ceea ce este benefic pentru mediu.

Echipa a folosit computerul Roar de la Universitatea de Stat din Pennsylvania pentru a face calculele. Calculatoarele sunt cel mai important instrument în accelerarea procesului de găsire a materialelor corecte care vor fi utilizate cel mai mult diferite experimente. La rândul lor, ei asigură că utilizarea computerelor nu va înlocui experimentarea, deoarece computerul vă anunță care materiale sunt cele mai promițătoare, dar chiar și așa, studiul experimental trebuie efectuat.

supercalculator

După ce a examinat compușii enumerați în baza de date Materials Project, un fel de depozit online cu acces deschis al materialelor cunoscute și anticipate, echipa a dezvoltat un algoritm să identifice materialele cu proprietăţi care să le facă elemente adecvate procesului de producţie. hidrogen. Au fost testate și materiale care ar putea disocia eficient apa, precum și materiale care au oferit stabilitate chimică bună.

Echipa sa concentrat pe oxizi - compuși chimici alcătuiți din cel puțin un atom de oxigen – deoarece pot fi sintetizați într-un timp rezonabil folosind procese standard. Cu toate acestea, lucrează cu alte materiale decât oxizii pentru a vedea dacă există mai multe materiale care sunt folosite pentru producerea hidrogenului. Lucrarea a necesitat colaborări din toate disciplinele, ceea ce a fost o experiență de învățare pentru echipa de cercetare.