Сонячну енергію можна перетворювати в теплову, в електричну, а можна і в хімічну. Такими пристроями є фотохімічні комірки та фото біохімічні комірки.

Фотохімічні пристрої здатні без проміжних етапів перетворювати енергію Сонця в паливо. Для роботи машині потрібно світло, вуглекислий газ і вода.

В основі пристрою лежить циліндр із пористого двоокису церію, який оточений теплоізоляцією. З торця цієї камери влаштовано невеликий отвір, прикритий жаростійким склом. Через нього на стінки циліндра направляється концентрований сонячне світло.

В результаті нагріву двоокису церію до 1420-1640 °C від розпадається, і вільний кисень виходить з камери разом з “промивальним” газом. Це перша фаза повного циклу. В другій фазі нагрів припиняється, а на остигаючого церію подається вуглекислий газ і вода. Церій відбирає у них кисень, виробляючи окис вуглецю і водень.

Суміш H2 і CO (синтез-газ) може використовуватися як в чистому вигляді як паливо так і як сировина для синтезу різних органічних сполук.

Схема реактора. (Ілюстрація з сайту greencarcongress.com).

Правда, ККД всього процесу (відношення енергії, упакованої в паливі, і енергії сонячних променів) складає близько 7-8%. Але це обмеження носить не фундаментальний, а чисто конструкційний характер.

Якщо зменшити втрати тепла через стінки (наростив ізоляцію) і зменшити розмір вхідного отвору (для зменшення частки відбитих променів), то ККД пристрою можна підняти до 16-19%.

Фото біохімічні пристрої призвані розділяти воду на водень і кисень під дією світла за допомогою біоорганічних каталізаторів.

В пристрої такого типу розщеплення води відбувається безпосередньо на поверхні електродів, виставлених на світло. Так що відпадає необхідність в проміжному виробленні електроенергії, як у випадку класичного тандема “сонячна батарея – електролізер”.

Матеріалом для ФЕХ комірки служить гематит (різновид оксиду заліза). Він поглине енергію променів в видимому спектрі, дешевий і до того ж широко поширений у природі.

Але головною особливістю є другий компонент електрода – це фікоціанін (phycocyanin), білок, який міститься в синьо-зелених водоростях (ціанобактеріях)

Сітка молекул фіконіаніну поміщена на поверхню гематитового електрода утворює з оксидом заліза ковалентний зв’язок.

Такий гібридний матеріал з біологічною добавкою виробляє вдвічі більше індукованих фотострумів ніж аналог, побудований на одному гематиті. Тобто, новий матеріал поглинав і використовував більше фотонів.

При цьому білковий комплекс на поверхні пластини є доволі стійким. Він не руйнується при контакті з окисом заліза в лужному середовищі на яскравому світлі, хоч теоретично ці умови для нього не є благополучними.

Дані розробки представляють інтерес в якості можливих способів виробництва палива за допомогою енергії Сонця. Потрібно тільки вияснити як масово можна створювати такі установки і як вони будуть працювати в реальних умовах.