Standard ġdid għat-teknoloġija tal-idroġenu aħdar stabbilit mill-inġiniera tal-Università tar-Ross.
L-inġiniera tal-Università tar-Ross jistgħu jduru dawl tax-xemx f'idroġenu b'effiċjenza li tkisser ir-rekords grazzi għal apparat li jgħaqqad il-ġenerazzjoni li jmiss semikondutturi perovskite alidu* ma ' elettrokatalizzaturi f'apparat wieħed, durabbli, kost-effettiv u skalabbli.
Skond studju ippubblikat f'Nature Communications, l-apparat kiseb effiċjenza ta 'konverżjoni mix-xemx għal idroġenu ta' 20.8%.
It-teknoloġija l-ġdida hija pass sinifikanti 'l quddiem għall-enerġija nadifa u tista' sservi bħala pjattaforma għal firxa wiesgħa ta' reazzjonijiet kimiċi li jużaw l-elettriku maħsud mix-xemx biex jikkonvertu materja prima fi fjuwils.
Il-laboratorju ta 'inġinier kimiku u bijomolekulari Aditya Mohite bena l-fotoreattur integrat bl-użu ta 'barriera kontra l-korrużjoni li tiżola s-semikonduttur mill-ilma mingħajr ma tfixkel it-trasferiment ta' elettroni.
"L-użu tad-dawl tax-xemx bħala sors ta 'enerġija għall-manifattura ta' kimiċi huwa wieħed mill-akbar ostakli għal ekonomija ta 'enerġija nadifa," qal Austin Fehr, student tad-dottorat tal-inġinerija kimika u bijomolekulari u wieħed mill-awturi ewlenin tal-istudju.
“L-għan tagħna huwa li nibnu pjattaformi ekonomikament fattibbli li jistgħu jiġġeneraw fjuwils derivati mix-xemx. Hawnhekk, iddisinjajna sistema li tassorbi d-dawl u tikkompleta l-elettrokimika kimika li tqassam l-ilma fuq wiċċha.”
L-apparat huwa magħruf bħala ċellula fotoelettrokimika minħabba li l-assorbiment tad-dawl, il-konverżjoni tiegħu f'elettriku u l-użu tal-elettriku biex iħaddem reazzjoni kimika kollha jseħħu fl-istess apparat. Sa issa, l-użu tat-teknoloġija fotoelettrokimika biex jipproduċi idroġenu aħdar kien imxekkel minn effiċjenzi baxxi u l-ispiża għolja tas-semikondutturi.
"L-apparati kollha ta 'dan it-tip jipproduċu idroġenu aħdar bl-użu biss tad-dawl tax-xemx u l-ilma, iżda tagħna huwa eċċezzjonali minħabba li għandu effiċjenza ta' rekord u juża semikonduttur li huwa irħis ħafna," qal Fehr.
il Laboratorju Mohite u l-kollaboraturi tagħha ħolqu l-apparat billi ddawwar tagħhom ċellula solari kompetittiva ħafna f’reattur li jista’ juża l-enerġija maħsuda biex jaqsam l-ilma f’ossiġnu u idroġenu.
L-isfida li kellhom jegħlbu kienet li l-perovskites tal-alid* huma estremament instabbli fl-ilma u l-kisi użat biex jiżolla s-semikondutturi spiċċa jew ifixkel il-funzjoni tagħhom jew għamel ħsara għalihom.
"Matul l-aħħar sentejn, imxejna 'l quddiem u lura ppruvaw materjali u tekniki differenti," qal Michael Wong, inġinier kimiku tar-Ross u ko-awtur fuq l-istudju.
Wara provi twal naqsu milli jagħtu r-riżultat mixtieq, ir-riċerkaturi finalment iltaqgħu ma 'soluzzjoni rebbieħa.
"L-għarfien ewlieni tagħna kien li għandek bżonn żewġ saffi għall-barriera, wieħed biex jimblokka l-ilma u wieħed biex jagħmel kuntatt elettriku tajjeb bejn is-saffi tal-perovskite u s-saff protettiv," qal Fehr.
“Ir-riżultati tagħna huma l-ogħla effiċjenza għal ċelloli fotoelettrokimiċi mingħajr konċentrazzjoni solari, u l-aħjar ġenerali għal dawk li jużaw semikondutturi tal-perovskite tal-alid.
"Hija l-ewwel għal qasam li storikament kien iddominat minn semikondutturi li jiswew ħafna flus, u jista 'jirrappreżenta triq għall-fattibilità kummerċjali għal dan it-tip ta' apparat għall-ewwel darba qatt", qal Fehr.
Ir-riċerkaturi wrew li d-disinn tal-barriera tagħhom ħadem għal reazzjonijiet differenti u b'semikondutturi differenti, li jagħmilha applikabbli f'ħafna sistemi.
"Nittamaw li sistemi bħal dawn iservu bħala pjattaforma biex issuq firxa wiesgħa ta 'elettroni għal reazzjonijiet li jiffurmaw il-fjuwil bl-użu ta' materja prima abbundanti b'dawl tax-xemx biss bħala l-input tal-enerġija," qal Mohite.
"B'aktar titjib fl-istabbiltà u l-iskala, din it-teknoloġija tista 'tiftaħ l-ekonomija tal-idroġenu u tbiddel il-mod kif il-bnedmin jagħmlu l-affarijiet minn fjuwil fossili għal fjuwil solari," żied Fehr.
Perovskit – Dan il-minerali għandu konduttività ogħla mis-silikon u huwa inqas fraġli. Huwa wkoll ħafna aktar abbundanti fid-Dinja. Matul l-aħħar għaxar snin, sforzi konsiderevoli wasslu għal żviluppi spettakolari, iżda l-adozzjoni tagħha fl-optoelettronika futura għadha sfida.
Iċ-ċelloli fotovoltajċi perovskite għadhom instabbli u jgħaddu minn tixjiħ prematur. Barra minn hekk, fihom iċ-ċomb, materjal li jagħmel ħafna ħsara lill-ambjent u lis-saħħa tal-bniedem. Għal dawn ir-raġunijiet, il-pannelli ma jistgħux jiġu kkummerċjalizzati.
Perovskiti ibridi aloġenati huma klassi ta 'materjali semikondutturi li kienu l-fokus ta' riċerka partikolari f'dawn l-aħħar snin għall-proprjetajiet fotoelettriċi notevoli tagħhom u l-applikazzjonijiet tagħhom f'sistemi fotovoltajċi.
