Rays Universitetinin mühəndisləri tərəfindən müəyyən edilmiş yaşıl hidrogen texnologiyası üçün yeni standart.
Rays Universitetinin mühəndisləri dönə bilər günəş işığı hidrogenə çevrilir yeni nəsli birləşdirən cihaz sayəsində rekord qıran səmərəliliklə halid perovskit yarımkeçiricilər* ilə elektrokatalizatorlar tək, davamlı, sərfəli və genişlənə bilən cihazda.
Uyğun olaraq bir iş Nature Communications-da nəşr olunan cihaz günəşdən hidrogenə 20.8% çevrilmə səmərəliliyinə nail olub.
Yeni texnologiya təmiz enerji üçün irəliyə doğru atılmış əhəmiyyətli bir addımdır və günəş enerjisi ilə yığılmış elektrik enerjisini çevirmək üçün istifadə edən kimyəvi reaksiyaların geniş spektri üçün platforma rolunu oynaya bilər. xammal ehtiyatları yanacağa çevrilir.
Kimya və biomolekulyar mühəndisin laboratoriyası Aditya Mohite elektronların ötürülməsinə mane olmadan yarımkeçirici sudan izolyasiya edən antikorroziya maneəsindən istifadə edərək inteqrasiya olunmuş fotoreaktor qurdu.
Kimya və biomolekulyar mühəndislik üzrə doktorant və tədqiqatın aparıcı müəlliflərindən biri olan Austin Fehr, “Kimyəvi maddələrin istehsalı üçün enerji mənbəyi kimi günəş işığından istifadə təmiz enerji iqtisadiyyatı üçün ən böyük maneələrdən biridir” dedi.
“Məqsədimiz günəş enerjisindən əldə edilən yanacaq istehsal edə bilən iqtisadi cəhətdən mümkün platformalar qurmaqdır. Burada işığı udan və elektrokimyəvi prosesləri tamamlayan bir sistem hazırladıq su ayıran kimya səthində.”
Cihaz fotoelektrokimyəvi hüceyrə kimi tanınır, çünki işığın udulması, elektrikə çevrilməsi və kimyəvi reaksiyanı gücləndirmək üçün elektrikdən istifadə eyni cihazda baş verir. İndiyə qədər yaşıl hidrogen istehsal etmək üçün fotoelektrokimyəvi texnologiyadan istifadə aşağı səmərəlilik və yarımkeçiricilərin yüksək qiyməti ilə maneə törədirdi.
"Bu tip bütün cihazlar yalnız günəş işığı və sudan istifadə edərək yaşıl hidrogen istehsal edir, lakin bizimki müstəsnadır, çünki o, rekord qıran səmərəliliyə malikdir və çox ucuz olan yarımkeçiricilərdən istifadə edir" dedi Fehr.
The Mohite laboratoriyası və onun əməkdaşları cihazı çevirərək yaratdılar yüksək rəqabət qabiliyyətli günəş batareyası suyu oksigen və hidrogenə parçalamaq üçün yığılmış enerjidən istifadə edə biləcək bir reaktora çevrildi.
Onların öhdəsindən gəlməli olduqları problem bu idi ki, halid perovskitləri* suda son dərəcə qeyri-sabitdir və yarımkeçiriciləri izolyasiya etmək üçün istifadə olunan örtüklər ya onların funksiyalarını pozur, ya da onlara zərər verir.
"Son iki il ərzində biz müxtəlif materiallar və texnikaları sınayaraq irəli-geri getdik" dedi Maykl Vonq, Rays kimya mühəndisi və tədqiqatın həmmüəllifi.
Uzun sınaqlar istənilən nəticəni vermədikdən sonra tədqiqatçılar nəhayət qalib bir həll yolu tapdılar.
"Bizim əsas anlayışımız o idi ki, maneəyə iki qat lazımdır, biri suyu bağlamaq üçün, digəri isə perovskit təbəqələri ilə qoruyucu təbəqə arasında yaxşı elektrik əlaqəsi yaratmaq üçün" dedi Fehr.
“Nəticələrimiz günəş konsentrasiyası olmayan fotoelektrokimyəvi hüceyrələr üçün ən yüksək effektivlik və halid perovskit yarımkeçiricilərindən istifadə edənlər üçün ən yaxşı ümumilikdir.
"Bu, tarixən çox bahalı yarımkeçiricilərin üstünlük təşkil etdiyi sahə üçün bir ilkdir və ilk dəfə olaraq bu tip cihazların kommersiya məqsədəuyğunluğuna aparan yol ola bilər" dedi Fehr.
Tədqiqatçılar onların maneə dizaynının müxtəlif reaksiyalar üçün və müxtəlif yarımkeçiricilərlə işlədiyini göstərdilər ki, bu da onu bir çox sistemdə tətbiq oluna bilər.
"Ümid edirik ki, bu cür sistemlər enerji girişi olaraq yalnız günəş işığı ilə zəngin xammaldan istifadə edərək yanacaq əmələ gətirən reaksiyalara geniş spektrli elektronları sürmək üçün platforma rolunu oynayacaq" dedi Mohite.
"Sabitlik və miqyasda əlavə təkmilləşdirmələrlə bu texnologiya hidrogen iqtisadiyyatını aça bilər və insanların qalıq yanacaqdan günəş yanacağına qədər əşyalar yaratma üsulunu dəyişdirə bilər" dedi Fehr.
Perovskit – Bu mineral silisiumdan daha yüksək keçiriciliyə malikdir və daha az kövrəkdir. Yer üzündə də daha çoxdur. Son onillikdə əhəmiyyətli səylər möhtəşəm inkişaflara səbəb oldu, lakin gələcək optoelektronikada onun qəbulu problem olaraq qalır.
Perovskit fotovoltaik elementləri hələ də qeyri-sabitdir və vaxtından əvvəl qocalır. Üstəlik, onların tərkibində ətraf mühit və insan sağlamlığı üçün çox zərərli olan qurğuşun var. Bu səbəblərə görə panellər bazara çıxarıla bilməz.
Halogenləşdirilmiş hibrid perovskitlər əlamətdar fotoelektrik xassələrinə və fotovoltaik sistemlərdə tətbiqinə görə son illərdə xüsusi tədqiqatların diqqət mərkəzində olan yarımkeçirici materiallar sinfidir.
