Райс университетинин инженерлери тарабынан коюлган жашыл суутек технологиясы үчүн жаңы стандарт.
Райс университетинин инженерлери кайрыла алышат күн нуру суутекке айланат кийинки муунду бириктирген аппараттын аркасында рекорддук эффективдүүлүк менен галогендик перовскит жарым өткөргүчтөр* менен электрокатализаторлор бир, бышык, үнөмдүү жана масштабдуу түзүлүштө.
Ылайык окуу Nature Communications журналында жарыяланган аппарат күндүн энергиясын суутекке айландыруунун 20.8% эффективдүүлүгүнө жетишкен.
Жаңы технология таза энергия үчүн маанилүү кадам болуп саналат жана айландыруу үчүн күндөн чогултулган электр энергиясын колдонгон химиялык реакциялардын кеңири спектри үчүн платформа катары кызмат кыла алат. чийки заттар күйүүчү майларга.
Химиялык жана биомолекулалык инженердин лабораториясы Адитя Мохит жарым өткөргүчтү электрондордун өтүшүнө тоскоол болбостон суудан изоляциялоочу антикоррозия тосмосун колдонуу менен интегралдык фотореакторду курган.
"Химиялык заттарды өндүрүү үчүн күн нурун энергия булагы катары колдонуу - таза энергия экономикасынын эң чоң тоскоолдуктарынын бири" деди Остин Фехр, химиялык жана биомолекулярдык инженерия боюнча докторант жана изилдөөнүн башкы авторлорунун бири.
«Биздин максат – күндөн алынган күйүүчү майларды өндүрө ала турган экономикалык жактан максатка ылайыктуу платформаларды куруу. Бул жерде биз жарыкты сиңирип, электрохимиялык бүтүргөн системаны иштеп чыктык сууну бөлүүчү химия анын бетинде».
Аппарат фотоэлектрохимиялык клетка деп аталат, анткени жарыктын жутулушу, анын электр энергиясына айланышы жана электр энергиясын химиялык реакцияны иштетүү үчүн колдонуу бир эле аппаратта ишке ашат. Азырынча жашыл водородду өндүрүү үчүн фотоэлектрохимиялык технологияны колдонууга төмөнкү эффективдүүлүк жана жарым өткөргүчтөрдүн кымбаттыгы тоскоолдук кылып келген.
"Мындай типтеги бардык түзмөктөр күн нурун жана сууну гана пайдалануу менен жашыл суутек чыгарышат, бирок биздики өзгөчө, анткени ал рекорддук эффектке ээ жана өтө арзан жарым өткөргүчтү колдонот" деди Фехр.
The Мохит лабораториясы жана анын кесиптештери алардын бурулуп аппаратты жараткан жогорку атаандаштыкка жөндөмдүү күн батареясы сууну кычкылтек менен суутекке бөлүү үчүн жыйналган энергияны колдоно турган реакторго.
Аларды жеңүүгө туура келген кыйынчылык галогендик перовскиттердин* сууда өтө туруксуздугу жана жарым өткөргүчтөрдү изоляциялоо үчүн колдонулган жабуулар алардын функциясын бузуп же аларга зыян келтирген.
"Акыркы эки жылда биз ар кандай материалдарды жана техникаларды сынап көрдүк" деди Майкл Вонг, Райс химиялык инженери жана изилдөөнүн автору.
Узакка созулган сыноолор каалаган натыйжаны бере албагандан кийин, изилдөөчүлөр акыры жеңүүчү чечимге туш болушту.
"Биздин негизги түшүнүк сизге тосмо үчүн эки катмар керек болчу, бири сууну тосуу үчүн, экинчиси перовскит катмарлары менен коргоочу катмардын ортосунда жакшы электр байланышын түзүү үчүн" деди Фехр.
«Биздин натыйжалар күн концентрациясы жок фотоэлектрохимиялык клеткалар үчүн эң жогорку эффективдүүлүк жана галогенд перовскит жарым өткөргүчтөрүн колдонгондор үчүн эң жакшы жыйынтык.
"Бул тарыхта өтө кымбат жарым өткөргүчтөр үстөмдүк кылган талаа үчүн биринчи жолу болуп саналат жана биринчи жолу түзмөктүн бул түрү үчүн коммерциялык максатка ылайыктуу жолду көрсөтүшү мүмкүн" деди Фехр.
Окумуштуулар алардын тосмо дизайны ар кандай реакциялар үчүн жана ар кандай жарым өткөргүчтөр менен иштегендигин көрсөтүштү, бул аны көптөгөн системаларда колдонууга мүмкүндүк берет.
"Мындай системалар энергия катары күн нуру гана болгон мол чийки заттарды колдонуу менен күйүүчү реакцияларга электрондордун кеңири спектрин айдоо үчүн платформа болуп кызмат кылат деп үмүттөнөбүз" деди Мохит.
"Туруктуулукту жана масштабды мындан ары жакшыртуу менен, бул технология суутек экономикасын ачып, адамдардын казылып алынган отундан күн отунуна чейин нерселерди жасоо ыкмасын өзгөртө алат", - деп кошумчалады Фехр.
Перовскит – Бул минерал кремнийге караганда өткөргүчтүгү жогору жана морт эмес. Ошондой эле жер бетинде алда канча көп. Акыркы он жылда бир топ аракеттер укмуштуудай өнүгүүлөргө алып келди, бирок келечектеги оптоэлектроникада аны кабыл алуу кыйынчылык бойдон калууда.
Перовскиттик фотоэлектр клеткалары дагы эле туруксуз жана эрте эскирүү процессине дуушар болушат. Анын үстүнө алардын курамында экологияга жана адамдын ден соолугуна өтө зыяндуу коргошун бар. Ушул себептерден улам панелдерди сатууга болбойт.
Галогендүү гибрид перовскиттер жарым өткөргүч материалдар классы болуп саналат, алар акыркы жылдарда өзгөчө изилдөөлөрдүн чордонунда болгон, алардын кереметтүү фотоэлектрдик касиеттери жана фотоэлектрдик системаларда колдонулушу.
