Райсын их сургуулийн инженерүүдийн тогтоосон ногоон устөрөгчийн технологийн шинэ стандарт.
Райсын их сургуулийн инженерүүд эргэх боломжтой нарны гэрлийг устөрөгч болгон хувиргана дараагийн үеийг хослуулсан төхөөрөмжийн ачаар дээд амжилт тогтоосон үр ашигтай галидын перовскит хагас дамжуулагч* хамт цахилгаан катализатор нэг, удаан эдэлгээтэй, зардал багатай, өргөтгөх боломжтой төхөөрөмжид.
дагуу нэг судалгаа Nature Communications сэтгүүлд нийтлэгдсэн энэхүү төхөөрөмж нь нарны энергийг устөрөгч болгон хувиргах үр ашгийг 20.8%-д хүргэсэн.
Шинэ технологи нь цэвэр эрчим хүчний дэвшилтэт чухал алхам бөгөөд нарны эрчим хүчийг хувиргахад ашигладаг олон төрлийн химийн урвалын платформ болж чадна. түүхий эд түлш болгон.
Химийн болон биомолекулын инженерийн лаборатори Адитиа Мохите электрон дамжуулахад саад учруулахгүйгээр хагас дамжуулагчийг уснаас тусгаарладаг зэврэлтээс хамгаалах саадыг ашиглан нэгдсэн фотореакторыг барьсан.
"Химийн бодис үйлдвэрлэхэд нарны гэрлийг эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах нь цэвэр эрчим хүчний эдийн засагт тулгарч буй хамгийн том бэрхшээлүүдийн нэг юм" гэж химийн болон биомолекулын инженерийн докторын оюутан, судалгааны тэргүүлэх зохиогчдын нэг Остин Фехр хэлэв.
“Бидний зорилго бол нарны эрчим хүчнээс гаралтай түлш үйлдвэрлэх боломжтой, эдийн засгийн хувьд боломжтой платформуудыг бий болгох явдал юм. Энд бид гэрлийг шингээж, цахилгаан химийн бодисыг бүрэн гүйцэд хийдэг системийг зохион бүтээсэн ус хуваах хими гадаргуу дээр."
Гэрлийг шингээх, цахилгаан болгон хувиргах, химийн урвал явуулахад цахилгаан ашиглах зэрэг бүгд нэг төхөөрөмжид явагддаг тул уг төхөөрөмжийг фотоэлектрохимийн эс гэж нэрлэдэг. Өнөөг хүртэл фотоэлектрохимийн технологийг ашиглан ногоон устөрөгчийг үйлдвэрлэхэд бага үр ашиг, хагас дамжуулагчийн өндөр өртөг саад болж байв.
"Энэ төрлийн бүх төхөөрөмж зөвхөн нарны гэрэл, ус ашиглан ногоон устөрөгчийг үйлдвэрлэдэг, гэхдээ манайх бол хамгийн өндөр үр ашигтай бөгөөд маш хямд хагас дамжуулагч ашигладаг тул онцгой юм" гэж Фехр хэлэв.
The Мохитын лаборатори болон түүний хамтран ажиллагсад өөрсдийн өндөр өрсөлдөх чадвартай нарны зай хурааж авсан энергийг ашиглан усыг хүчилтөрөгч, устөрөгч болгон хуваах реактор болгон.
Галидын перовскит* нь усанд маш тогтворгүй, хагас дамжуулагчийг тусгаарлахад ашигладаг бүрээс нь тэдний үйл ажиллагааг алдагдуулдаг эсвэл гэмтээдэг байсан нь тэдний даван туулах ёстой бэрхшээл байв.
"Сүүлийн хоёр жилийн хугацаанд бид янз бүрийн материал, техникийг туршиж үзсэн" гэж хэлэв Майкл Вонг, Райсын химийн инженер, судалгааны хамтран зохиогч.
Удаан хугацааны туршилтууд хүссэн үр дүндээ хүрч чадаагүй тул судлаачид эцэст нь ялалтын шийдэлд хүрэв.
"Бидний гол ойлголт бол хаалтанд хоёр давхарга хэрэгтэй байсан бөгөөд нэг нь усыг хаах, нөгөө нь перовскит давхарга ба хамгаалалтын давхаргын хооронд сайн цахилгаан холбоо тогтоох" гэж Ферр хэлэв.
"Бидний үр дүн нарны концентрацгүй фотоэлектрохимийн эсийн хувьд хамгийн өндөр үр ашиг, галидын перовскит хагас дамжуулагчийг ашигладаг хүмүүсийн хувьд хамгийн сайн үр дүн юм.
"Энэ нь түүхэндээ өндөр үнэтэй хагас дамжуулагчаар ноёрхож байсан салбарын хувьд анхных бөгөөд энэ төрлийн төхөөрөмжийг анх удаа арилжааны аргаар ашиглах боломжтой" гэж Фехр хэлэв.
Судлаачид өөрсдийн саад тотгорын загвар нь өөр өөр урвал, өөр өөр хагас дамжуулагчтай ажилладаг болохыг харуулсан бөгөөд үүнийг олон системд ашиглах боломжтой болгосон.
"Ийм системүүд нь эрчим хүчний оролт болох зөвхөн нарны гэрэлтэй элбэг дэлбэг түүхий эдийг ашиглан түлш үүсгэх урвалд өргөн хүрээний электронуудыг жолоодох платформ болно гэж бид найдаж байна" гэж Мохит хэлэв.
"Тогтвортой байдал, цар хүрээг улам сайжруулснаар энэ технологи нь устөрөгчийн эдийн засгийг нээж, хүн төрөлхтөн чулуужсан түлшнээс нарны түлш хүртэл зүйлийг хийх арга замыг өөрчилж чадна" гэж Фехр нэмж хэлэв.
Перовскит – Энэ эрдэс нь цахиураас өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай бөгөөд эмзэг чанар багатай. Мөн дэлхий дээр илүү элбэг байдаг. Сүүлийн 10 жилийн хугацаанд ихээхэн хүчин чармайлт нь гайхалтай хөгжилд хүргэсэн боловч ирээдүйн оптоэлектроникийг нэвтрүүлэх нь сорилт хэвээр байна.
Перовскит фотоволтайк эсүүд тогтворгүй хэвээр байгаа бөгөөд эрт хөгширч байна. Үүнээс гадна тэдгээр нь байгаль орчин, хүний эрүүл мэндэд маш хортой хар тугалга агуулсан байдаг. Эдгээр шалтгааны улмаас хавтанг худалдаалах боломжгүй.
Галогенжүүлсэн эрлийз перовскитүүд Хагас дамжуулагч материалын ангилал нь сүүлийн жилүүдэд гайхалтай фотоэлектрик шинж чанар, фотоволтайк системд хэрэглэх талаараа онцгой анхаарал хандуулж байна.
