X
יומן ראשי
חדשות תחקירים
כתבות דעות
סיפורים חמים סקופים
מושגים ספרים
ערוצים
אקטואליה כלכלה ועסקים
משפט סדום ועמורה
משמר המשפט תיירות
בריאות פנאי
תקשורת עיתונות וברנז'ה
רכב / תחבורה לכל הערוצים
כללי
ספריה מקוונת מיוחדים ברשת
מגזינים וכתבי עת וידאו News1
פורמים משובים
שערים יציגים לוח אירועים
מינויים חדשים מוצרים חדשים
פנדורה / אנשים ואירועים
אתרים ברשת (עדכונים)
בלוגרים
בעלי טורים בלוגרים נוספים
רשימת כותבים הנקראים ביותר
מועדון + / תגיות
אישים פירמות
מוסדות מפלגות
מיוחדים
אירועי תקשורת אירועים ביטוחניים
אירועים בינלאומיים אירועים כלכליים
אירועים מדיניים אירועים משפטיים
אירועים פוליטיים אירועים פליליים
אסונות / פגעי טבע בחירות / מפלגות
יומנים אישיים כינוסים / ועדות
מבקר המדינה כל הפרשות
הרשמה למועדון VIP מנויים
הרשמה לניוזליטר
יצירת קשר עם News1
מערכת - New@News1.co.il
מנויים - Vip@News1.co.il
הנהלה - Yoav@News1.co.il
פרסום - Vip@News1.co.il
כל הזכויות שמורות
מו"ל ועורך ראשי: יואב יצחק
עיתונות זהב בע"מ
יומן ראשי  /  חדשות / מבזקים
חוקרים מהטכניון ומאוניברסיטת בן-גוריון מציגים הסבר לתעלומה רבת שנים בייצור מימן פריצת דרך מדעית לחקר האינטראקציה בין אור לחומר
▪  ▪  ▪
עובדים על המחקר במעבדה. מימין לשמאל: יפעת פיקנר, ד"ר דניאל גרוה וד"ר דויד אליס [צילום: רמי שלוש, דוברות הטכניון]
ד"ר דניאל גרוה [צילום: רמי שלוש, דוברות הטכניון]

כתב העת Energy & Environment Science מדווח על פריצת דרך מדעית בחקר ההמטייט - חומר חשוב ומבטיח בתחום של המרת אנרגיה סולארית למימן על-ידי פיצול פוטואלקטרוכימי של מים. את המחקר הובילו פרופ' אבנר רוטשילד מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון ויפעת פיקנר, דוקטורנטית בתוכנית האנרגיה ע"ש גרנד בטכניון (GTEP).
חשיבותה של האנרגיה הסולארית לחיינו ברורה לכול. השמש משגרת אל כדור-הארץ אנרגיה בלתי פוסקת, שאם נדע לרתום אותה כראוי לצרכינו נוכל לוותר על השימוש בדלקים פוסיליים מזהמים כגון נפט וגז. האתגר המרכזי במעבר לאנרגיה סולארית קשור בזמינות המשתנה של קרינת השמש במשך שעות היממה ולאורך עונות השנה המתחלפות. כל מקום על כדור-הארץ מקבל קרינת שמש למשך זמן קצוב במשך היום, ובלילה אותה קרינה נעלמת.
מאחר שרשת החשמל זקוקה לזרם מתמיד ויציב בכל שעות היממה, השימוש באנרגיה סולארית מותנה ביכולתנו לאגור אותה באופן שיאפשר לנו לנצל אותה בשעות הלילה ובימים מעוננים. הבעיה היא שהצורה המוכרת לנו לאגירת חשמל - סוללות ומצברים - אינה ישימה כאשר מדובר באספקת חשמל לעיר, לשכונה, למפעל וכדומה. יתר על כן, אגירת אנרגיה בסוללות ובמצברים מתאימה לטווח של שעות ואין ביכולתה לתת מענה לאגירה ארוכת טווח בין עונות השנה.
פתרון אפשרי לבעיית האגירה הוא המרת אנרגיית השמש למימן באמצעות תאים סולאריים פוטו-אלקטרוכימיים. תאים אלה דומים לתאים סולאריים פוטו-וולטאים הממירים את אנרגיית השמש לחשמל, אך במקום חשמל הם מייצרים מימן בעזרת הזרם החשמלי הנוצר בהם. זרם זה מתועל לפיצול פוטו-אלקטרוכימי של מולקולות מים למימן וחמצן.
יתרונו של המימן על פני החשמל הוא בכך שקל לאגור אותו ולהשתמש בו בעת הצורך לייצור חשמל או לצרכים אחרים כגון הנעה של כלי רכב חשמליים בעלי תא דלק המחליף את הסוללות הכבדות והיקרות ברכבים החשמליים של טסלה ודומיהם, חימום ביתי ותעשייתי, הפקת אמוניה וחומרי גלם אחרים. יתרונו של המימן כדלק הוא שהפקתו והשימוש בו אינם מלווים בפליטת גזי חממה או כל דבר אחר מלבד חמצן ומים.
אחד האתגרים העיקריים בתאים פוטו-אלקטרוכימיים הוא פיתוח פוטו-אלקטרודות יעילות ויציבות באלקטרוליט בסיסי או חומצי, שהוא הסביבה הכימית שבה אפשר לפצל מים למימן וחמצן ביעילות גבוהה. הפוטו-אלקטרודות בולעות את הפוטונים המגיעים מהשמש, ובאנרגיה שהן מקבלות מהם הן מייצרות זרם של מטענים חשמליים (הנקראים אלקטרונים וחורים) המשמשים ליצירת מימן וחמצן, בהתאמה. סיליקון, החומר המשמש בתאים סולאריים פוטו-וולטאיים, אינו יכול לשמש כפוטואלקטרודה שכזו מאחר שהוא לא יציב באלקטרוליט.
זה הרקע לפיתוחם של תאים פוטו-אלקטרוכימיים המבוססים על פוטואלקטרודות מהמטייט (Hematite) - תחמוצת ברזל בעלת הרכב כימי דומה לחלודה. ההמטייט הוא חומר זול, יציב ובלתי רעיל בעל תכונות המתאימות לפיצול מים. אולם גם ההמטייט אינו חף מחסרונות. אחד מהם הוא הפער בין הניצולת האנרגטית התאורטית שלו לבין הניצולת המעשית שהושגה בהתקנים ממשיים. מסיבות שלא התחוורו עד היום, למרות עשרות שנים של מחקר, יעילות ההמרה של הפוטונים למימן בהתקנים מבוססי המטייט אינה מגיעה אפילו למחצית הגבול התיאורטי לחומר זה. לשם השוואה, יעילות ההמרה של הפוטונים בתאים סולאריים מסיליקון קרובה מאוד לגבול התיאורטי.
במחקר הנוכחי, שממשיך ומרחיב ממצאים שהתפרסמו לאחרונה בכתב העת Nature Materials, מציגה קבוצת המחקר בראשותו של פרופ' רוטשילד הסבר לתעלומה: מסתבר שחלק ניכר מהפוטונים הנבלעים בהמטייט יוצרים מעברים אלקטרוניים ה"כבולים" לאתר אטומי ספציפי בגביש ואין באפשרותם להתקדם באופן שיוצר זרם חשמלי המשמש לפיצול המים למימן וחמצן.
וכעת, לחדשות הטובות: באמצעות שיטת אנליזה חדשה שפיתחה יפעת פיקנר בעזרת עמיתיה למחקר ד"ר דויד אליס מהטכניון וד"ר דניאל גרוה, מרצה בכיר באוניברסיטת בן-גוריון בנגב, נמדדו לראשונה הנתונים הבאים:
- היעילות הקוונטית ליצירת מטענים חשמליים ניידים בחומר כתוצאה מבליעת פוטונים באורכי גל שונים.
- יעילות ההפרדה של המטענים החשמליים המנוגדים, אלקטרונים וחורים, והפיכתם לזרם חשמלי המפצל את מולקולות המים למימן וחמצן.
זו הפעם הראשונה ששתי התכונות הללו, הראשונה אופטית במהותה והשנייה חשמלית, נמדדו בנפרד זו מזו, שכן מחקרים קודמים מדדו את האפקט הכולל של שתיהן יחד. ההפרדה ביניהן מאפשרת להתחקות טוב יותר אחר הגורמים המשפיעים על היעילות האנרגטית של חומרים להמרת אנרגיה סולארית למימן או לחשמל.
מעבר להישג היישומי מהווה המאמר פריצת דרך מדעית הסוללת דרך חדשה לחקר האינטראקציה בין אור לחומר בחומרים בעלי אלקטרונים מקושרים (Correlated Electron Materials).
במחקר תמכו מוקד המחקר בנושא פוטוקטליזטורים ופוטואלקטרודות לייצור מימן בתוכנית לתחליפי נפט לתחבורה של הקרן הלאומית למדע (ISF), מרכז האנרגיה ע"ש גרנד בטכניון (GTEP) ומכון ראסל ברי למחקר בננוטכנולוגיה (RBNI).

למאמר בכתב העת Energy & Environment Science לחצו כאן
תאריך:  16/08/2021   |   עודכן:  16/08/2021
מועדון VIP להצטרפות הקלק כאן
פורומים News1  /  תגובות
כללי חדשות רשימות נושאים אישים פירמות מוסדות
אקטואליה מדיני/פוליטי בריאות כלכלה משפט
סדום ועמורה עיתונות
תגלית: פיצול מים בעזרת אנרגיה סולארית
תגובות  [ 0 ] מוצגות  [ 0 ]  כתוב תגובה 
 
תגובות בפייסבוק
 
ברחבי הרשת / פרסומת
רשימות קודמות
יצחק דנון
מזרחי ובניו מבקשת לאכוף על שותפות ארמון דוד למכור לה את השלד והקרקע תמורת 19 מיליון שקל; טוענת שהמוכרים מנהלים מו"מ עם אחרים למרות הסיכום איתה
איתמר לוין
מותח ביקורת על טענותיו של פקיד שומה ירושלים בנוגע למכירת מניות בחברה שהחזיקה מפעל מאושר, שנועדו להביא לגביית מס של 25% ולא של 15%    מדגיש: אין באמור כדי להטיל דופי במאן דהו, והדברים אינם אלא בבחינת הרהורים ומחשבות לגבי המדיניות הפרשנית הנקוטה לעיתים על-ידי רשויות המס
יפעת גדות
מחקר בחן עצמות של בני אדם בין השנים 10,000 לפנה"ס עד המאה ה-17    פרופ' יגאל אראל: "לאור העלייה הדרמטית הצפויה בהפקת עופרת ומתכות רעילות נוספות, אנחנו מתריעים מפני סיכון בריאותי רחב היקף, בעיקר במדינות שבהן אין רגולציה ומעקב מסודר אחרי זיהום הסביבה והרעלת בני אדם"
מירב ארד
נרשמה ירידה בנתחי השוק של הבנקים הגדולים ועלייה בנתח של הבנקים הבינוניים. עם זאת, נרשמה האטה בגידול באשראי צרכני - עד תקופת הקורונה    כתוצאה מפרוץ הקורונה ואי הוודאות הפוליטית נרשמה האטה בהתקדמות בהסרת חסמים לתחרות מאז הדוח האחרון
מירב ארד
00 מיליון דולר לסיוע בפעילות ביטוח אשראי ומימון עסקות ייצוא לטווח הבינוני. התוכנית תאפשר ליצואנים הישראלים להמשיך להתחרות בשווקים הבינלאומיים באמצעות הגדלת מספר העסקות שייצאו לפעול
כל הזכויות שמורות
מו"ל ועורך ראשי: יואב יצחק
עיתונות זהב בע"מ New@News1.co.il