Novu standard per a tecnulugia di l'idrogenu verde stabilitu da l'ingegneri di l'Università Rice.
L'ingegneri di l'Università Rice ponu turnà u sole in l'idrogenu cun efficienza record grazie à un dispositivu chì combina a prossima generazione semiconduttori perovskite alogenuri* cù elettrocatalizzatori in un dispositivu unicu, durable, costu-efficace è scalabile.
Secondu un studiu publicatu in Nature Communications, u dispusitivu hà ottinutu un efficienza di cunversione solare à idrogenu di 20.8%.
A nova tecnulugia hè un passu significativu in avanti per l'energia pulita è puderia serve cum'è una piattaforma per una larga gamma di reazzioni chimiche chì utilizanu l'electricità cugliera da u sole per cunvertisce. materie prime in carburanti.
U laboratoriu di l'ingegnere chimicu è biomolecular Aditya Mohite custruitu u photoreactor integratu utilizendu una barriera anticorrosione chì insulate u semiconductor da l'acqua senza impedisce u trasferimentu di l'elettroni.
"Usà a luce di u sole cum'è una fonte d'energia per a fabricazione di sustanzi chimichi hè unu di i più grandi ostaculi per una ecunumia di energia pulita", disse Austin Fehr, un studiente di duttore in ingegneria chimica è biomolecular è unu di i principali autori di u studiu.
"U nostru scopu hè di custruisce piattaforme economicamente fattibili chì ponu generà carburanti derivati da u sole. Quì, avemu disignatu un sistema chì assorbe a luce è cumpleta l'elettrochimica chimica di sciccare l'acqua nantu à a so superficia ".
U dispusitivu hè cunnisciutu com'è una cellula fotoelettrochimica perchè l'assorbimentu di a luce, a so cunversione in l'electricità è l'usu di l'electricità per alimentà una reazzione chimica sò tutti in u stessu dispusitivu. Finu à avà, l'utilizazione di a tecnulugia fotoelettrochimica per pruduce l'idrogenu verde era ostacolata da l'efficienza bassa è l'altu costu di i semiconduttori.
"Tutti i dispusitivi di stu tipu pruducenu l'idrogenu verde cù solu u sole è l'acqua, ma u nostru hè eccezziunale perchè hà una efficienza record è usa un semiconductor chì hè assai prezzu", disse Fehr.
lu Laboratoriu Mohite è i so cullaburatori creatu u dispusitivu da vultà u so cellula solare altamente cumpetitiva in un reattore chì puderia utilizà l'energia raccolta per sparte l'acqua in l'ossigenu è l'idrogenu.
A sfida ch'elli avianu da superà era chì i perovskiti * alogenuri sò estremamente instabili in l'acqua è i rivestimenti utilizati per isolà i semiconduttori anu finitu per disturbà a so funzione o per dannà.
"In l'ultimi dui anni, avemu andatu avanti è avanti per pruvà diversi materiali è tecniche", disse Michael Wong, un ingegnere chimicu di Rice è coautore nantu à u studiu.
Dopu à e prove longu ùn anu micca ridutu u risultatu desideratu, i circadori finalmente scontranu una suluzione vincente.
"A nostra intuizione chjave era chì avete bisognu di dui strati à a barriera, unu per bluccà l'acqua è unu per fà un bonu cuntattu elettricu trà i strati di perovskite è a capa protettiva", disse Fehr.
"I nostri risultati sò a più alta efficienza per e cellule fotoelettrochimiche senza cuncentrazione solare, è u megliu generale per quelli chì utilizanu semiconduttori di perovskite alogenuri.
"Hè un primu per un campu chì hè storicamente duminatu da semiconduttori proibitivamente caru, è pò rapprisintà una strada per a fattibilità cummerciale per stu tipu di dispusitivu per a prima volta", disse Fehr.
I circadori anu dimustratu u so designu di barriera hà travagliatu per diverse reazioni è cù diversi semiconduttori, facendu applicabile in parechji sistemi.
"Speremu chì tali sistemi serviranu cum'è una piattaforma per guidà una larga gamma di elettroni à reazioni di furmazione di carburante utilizendu materie prime abbundanti cù solu a luce di u sole cum'è input di energia", disse Mohite.
"Cù più migliure in a stabilità è a scala, sta tecnulugia puderia apre l'ecunumia di l'idrogenu è cambià a manera chì l'omu facenu e cose da i combustibili fossili à i carburanti solari", Fehr aghjunse.
Perovskite – Stu minerale hà una conduttività più altu ch'è u siliciu è hè menu fragile. Hè ancu assai più abbundante nantu à a Terra. In l'ultima decada, sforzi considerablei anu purtatu à sviluppi spettaculari, ma a so adopzione in l'optoelettronica futura resta una sfida.
E cellule fotovoltaiche di Perovskite sò sempre instabili è sò sottumessi à un invechjamentu prematuru. In più, cuntenenu piombo, un materiale assai dannusu per l'ambiente è a salute umana. Per questi mutivi, i pannelli ùn ponu esse cummercializati.
Perovskiti hibridi alogenati sò una classa di materiali semiconductor chì sò stati u focu di ricerca particulare in l'ultimi anni per e so proprietà fotoelettriche notevuli è e so applicazioni in sistemi fotovoltaici.
