რაისის უნივერსიტეტის ინჟინრების მიერ დადგენილი მწვანე წყალბადის ტექნოლოგიის ახალი სტანდარტი.
რაისის უნივერსიტეტის ინჟინრებს შეუძლიათ მიმართონ მზის შუქი წყალბადში რეკორდული ეფექტურობით, მოწყობილობის წყალობით, რომელიც აერთიანებს მომავალ თაობას ჰალოდი პეროვსკიტის ნახევარგამტარები* თან ელექტროკატალიზატორები ერთ, გამძლე, ეკონომიურ და მასშტაბურ მოწყობილობაში.
მიხედვით სწავლა Nature Communications-ში გამოქვეყნებულმა მოწყობილობამ მიაღწია 20.8% მზის წყალბადის გარდაქმნის ეფექტურობას.
ახალი ტექნოლოგია მნიშვნელოვანი წინგადადგმული ნაბიჯია სუფთა ენერგიისთვის და შეიძლება გახდეს პლატფორმა ქიმიური რეაქციების ფართო სპექტრისთვის, რომლებიც იყენებენ მზისგან მოპოვებულ ელექტროენერგიას კონვერტაციისთვის. საკვები პროდუქტები საწვავში.
ქიმიური და ბიომოლეკულური ინჟინრის ლაბორატორია ადიტია მოჰიტე აშენდა ინტეგრირებული ფოტორეაქტორი ანტიკოროზიული ბარიერის გამოყენებით, რომელიც იზოლირებს ნახევარგამტარს წყლისგან ელექტრონების გადაცემის შეფერხების გარეშე.
„მზის სინათლის, როგორც ენერგიის წყაროს გამოყენება ქიმიკატების წარმოებისთვის არის ერთ-ერთი უდიდესი დაბრკოლება სუფთა ენერგიის ეკონომიისთვის“, - თქვა ოსტინ ფეჰრმა, ქიმიური და ბიომოლეკულური ინჟინერიის დოქტორანტმა და კვლევის ერთ-ერთმა წამყვანმა ავტორმა.
„ჩვენი მიზანია ავაშენოთ ეკონომიკურად ხელმისაწვდომი პლატფორმები, რომლებსაც შეუძლიათ მზისგან მიღებული საწვავის გენერირება. აქ ჩვენ შევქმენით სისტემა, რომელიც შთანთქავს სინათლეს და ასრულებს ელექტროქიმიურ პროცესს წყლის გაყოფის ქიმია მის ზედაპირზე“.
მოწყობილობა ცნობილია როგორც ფოტოელექტროქიმიური უჯრედი, რადგან სინათლის შთანთქმა, მისი ელექტროენერგიად გადაქცევა და ელექტროენერგიის გამოყენება ქიმიური რეაქციის გასაძლიერებლად, ეს ყველაფერი ხდება ერთ მოწყობილობაში. აქამდე ფოტოელექტროქიმიური ტექნოლოგიის გამოყენება მწვანე წყალბადის წარმოებისთვის ხელს უშლიდა დაბალი ეფექტურობისა და ნახევარგამტარების მაღალი ღირებულების გამო.
„ამ ტიპის ყველა მოწყობილობა აწარმოებს მწვანე წყალბადს მხოლოდ მზის შუქისა და წყლის გამოყენებით, მაგრამ ჩვენი მოწყობილობა განსაკუთრებულია, რადგან მას აქვს რეკორდული ეფექტურობა და იყენებს ნახევარგამტარს, რომელიც ძალიან იაფია“, - თქვა ფეჰრმა.
ის მოჰიტის ლაბორატორია და მისმა თანამშრომლებმა შექმნეს მოწყობილობა მათი მობრუნებით მაღალი კონკურენტუნარიანი მზის უჯრედი რეაქტორში, რომელსაც შეუძლია გამოიყენოს მიღებული ენერგია წყლის ჟანგბადად და წყალბადად გასაყოფად.
გამოწვევა, რომელიც მათ უნდა გადალახონ, ის იყო, რომ ჰალოგენური პეროვსკიტები* უკიდურესად არასტაბილურია წყალში და ნახევარგამტარების იზოლირებისთვის გამოყენებული საფარები ან არღვევდა მათ ფუნქციას ან აზიანებდა მათ.
„ბოლო ორი წლის განმავლობაში ჩვენ წინ და უკან ვცდილობდით სხვადასხვა მასალებს და ტექნიკას“, - თქვა მაიკლ ვონგირაისის ქიმიური ინჟინერი და კვლევის თანაავტორი.
მას შემდეგ, რაც ხანგრძლივმა ცდებმა ვერ გამოიღო სასურველი შედეგი, მკვლევარები საბოლოოდ წააწყდნენ გამარჯვებულ გადაწყვეტილებას.
”ჩვენი მთავარი შეხედულება იყო ის, რომ თქვენ დაგჭირდათ ბარიერის ორი ფენა, ერთი წყლის დასაბლოკად და მეორე კარგი ელექტრული კონტაქტის დასამყარებლად პეროვსკის ფენებსა და დამცავ ფენას შორის,” - თქვა ფეჰრმა.
”ჩვენი შედეგები არის ყველაზე მაღალი ეფექტურობა ფოტოელექტროქიმიური უჯრედებისთვის მზის კონცენტრაციის გარეშე, და საერთო ჯამში საუკეთესო მათთვის, ვინც იყენებს ჰალოიდ პეროვსკიტის ნახევარგამტარებს.
„ეს არის პირველი სფერო, რომელიც ისტორიულად დომინირებს აკრძალვით ძვირადღირებული ნახევარგამტარებით და შეიძლება წარმოადგენდეს ამ ტიპის მოწყობილობის კომერციული მიზანშეწონილობის გზას,“ - თქვა ფეჰრმა.
მკვლევარებმა აჩვენეს, რომ მათი ბარიერის დიზაინი მუშაობს სხვადასხვა რეაქციებზე და სხვადასხვა ნახევარგამტარებთან, რაც მას მრავალ სისტემაში გამოსაყენებლად აქცევს.
„ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ ასეთი სისტემები იქნება პლატფორმა ელექტრონების ფართო სპექტრის საწვავის წარმომქმნელ რეაქციებზე, უხვი საკვების გამოყენებით, მხოლოდ მზის შუქით, როგორც ენერგიის შეყვანა“, - თქვა მოჰიტმა.
„სტაბილურობისა და მასშტაბის შემდგომი გაუმჯობესებით, ამ ტექნოლოგიას შეუძლია გახსნას წყალბადის ეკონომიკა და შეცვალოს ადამიანების მიერ წიაღისეული საწვავიდან მზის საწვავზე გადაკეთების გზა“, დასძინა ფეჰრმა.
პეროვსკიტი - ამ მინერალს უფრო მაღალი გამტარობა აქვს ვიდრე სილიციუმი და ნაკლებად მყიფეა. ის ასევე გაცილებით უხვად არის დედამიწაზე. ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, მნიშვნელოვანმა ძალისხმევამ გამოიწვია სანახაობრივი განვითარება, მაგრამ მისი მიღება მომავალ ოპტოელექტრონიკაში გამოწვევად რჩება.
პეროვსკიტის ფოტოელექტრული უჯრედები ჯერ კიდევ არასტაბილურია და ნაადრევ დაბერებას განიცდის. უფრო მეტიც, ისინი შეიცავს ტყვიას, მასალას, რომელიც ძალიან საზიანოა გარემოსთვის და ადამიანის ჯანმრთელობისთვის. ამ მიზეზების გამო, პანელების გაყიდვა შეუძლებელია.
ჰალოგენირებული ჰიბრიდული პეროვსკიტები წარმოადგენს ნახევარგამტარული მასალების კლასს, რომელიც ბოლო წლებში განსაკუთრებული კვლევის ყურადღების ცენტრშია მათი შესანიშნავი ფოტოელექტრული თვისებებისა და მათი გამოყენების ფოტოელექტრული სისტემებში.
