Standar anyar kanggo teknologi hidrogen ijo sing disetel dening insinyur Universitas Rice.
insinyur Universitas Rice bisa nguripake suryo srengenge dadi hidrogen karo efficiency rekor-breaking thanks kanggo piranti sing nggabungke generasi sabanjuré semikonduktor perovskite halida* karo elektrokatalis ing piranti siji, awet, biaya-efektif lan keukur.
miturut A sinau diterbitake ing Nature Communications, piranti kasebut entuk efisiensi konversi solar-to-hydrogen 20.8%.
Teknologi anyar minangka langkah maju sing signifikan kanggo energi resik lan bisa dadi platform kanggo macem-macem reaksi kimia sing nggunakake listrik sing dipanen solar kanggo ngowahi. bahan baku menyang bahan bakar.
Lab insinyur kimia lan biomolekul Aditya Mohite dibangun photoreactor terpadu nggunakake alangi anticorrosion sing insulates semikonduktor saka banyu tanpa impeding transfer elektron.
"Nggunakake sinar matahari minangka sumber energi kanggo ngasilake bahan kimia minangka salah sawijining alangan paling gedhe kanggo ekonomi energi sing resik," ujare Austin Fehr, mahasiswa doktoral teknik kimia lan biomolekul lan salah sawijining panulis utama studi kasebut.
"Tujuan kita yaiku mbangun platform sing bisa ditindakake kanthi ekonomi sing bisa ngasilake bahan bakar sing asale saka solar. Ing kene, kita ngrancang sistem sing nyerep cahya lan ngrampungake elektrokimia kimia pamisah banyu ing permukaané.”
Piranti kasebut dikenal minangka sel fotoelektrokimia amarga panyerepan cahya, konversi dadi listrik lan panggunaan listrik kanggo ngasilake reaksi kimia kabeh kedadeyan ing piranti sing padha. Nganti saiki, nggunakake teknologi fotoelektrokimia kanggo ngasilake hidrogen ijo kendala amarga efisiensi sing murah lan biaya semikonduktor sing dhuwur.
"Kabeh piranti saka jinis iki ngasilake hidrogen ijo mung nggunakake suryo srengenge lan banyu, nanging piranti kita luar biasa amarga nduweni efisiensi mecah rekor lan nggunakake semikonduktor sing murah banget," ujare Fehr.
The Mohite lab lan kolaborator nggawe piranti kasebut kanthi ngowahi sel surya sing kompetitif banget dadi reaktor sing bisa nggunakake energi sing dipanen kanggo pamisah banyu dadi oksigen lan hidrogen.
Tantangan sing kudu diatasi yaiku perovskit halida * banget ora stabil ing banyu lan lapisan sing digunakake kanggo ngisolasi semikonduktor kasebut bisa ngganggu fungsine utawa ngrusak.
"Sajrone rong taun kepungkur, kita wis bola-bali nyoba macem-macem bahan lan teknik," ujare Michael Wong, insinyur kimia beras lan co-penulis ing sinau.
Sawise uji coba sing dawa gagal ngasilake asil sing dikarepake, para peneliti pungkasane nemokake solusi sing menang.
"Wawasan utama kita yaiku sampeyan butuh rong lapisan kanggo penghalang, siji kanggo mblokir banyu lan siji kanggo nggawe kontak listrik sing apik ing antarane lapisan perovskite lan lapisan pelindung," ujare Fehr.
"Asil kita minangka efisiensi paling dhuwur kanggo sel fotoelektrokimia tanpa konsentrasi solar, lan sing paling apik kanggo sing nggunakake semikonduktor perovskite halida.
"Iku pisanan kanggo lapangan sing historis wis didominasi dening semikonduktor prohibitively larang, lan bisa makili pathway kanggo komersial layak kanggo jinis piranti kanggo pisanan tau,"Fehr ngandika.
Peneliti nuduhake desain alangi sing bisa kanggo reaksi beda lan semikonduktor beda, supaya bisa ditrapake ing akeh sistem.
"Muga-muga sistem kasebut bakal dadi platform kanggo nyopir macem-macem elektron menyang reaksi pambentuk bahan bakar nggunakake bahan baku sing akeh banget kanthi mung sinar srengenge minangka input energi," ujare Mohite.
"Kanthi nambah stabilitas lan skala, teknologi iki bisa mbukak ekonomi hidrogen lan ngganti cara manungsa nggawe barang saka bahan bakar fosil dadi bahan bakar solar," tambah Fehr.
Perovskite - Mineral iki nduweni konduktivitas sing luwih dhuwur tinimbang silikon lan kurang rapuh. Iku uga luwih akeh ing Bumi. Ing dasawarsa pungkasan, akeh upaya wis nyebabake pangembangan sing luar biasa, nanging adopsi ing optoelektronik ing mangsa ngarep tetep dadi tantangan.
Sel fotovoltaik Perovskite isih ora stabil lan ngalami penuaan dini. Apa maneh, ngemot timbal, bahan sing mbebayani banget kanggo lingkungan lan kesehatan manungsa. Amarga alasan kasebut, panel ora bisa dipasarake.
Perovskit hibrida halogenated minangka kelas bahan semikonduktor sing wis dadi fokus riset tartamtu ing taun-taun pungkasan amarga sifat fotoelektrik sing luar biasa lan aplikasi ing sistem fotovoltaik.
