हरियो हाइड्रोजन टेक्नोलोजीको लागि नयाँ मापदण्ड राइस विश्वविद्यालयका इन्जिनियरहरूले सेट गरेका छन्।
राइस युनिभर्सिटीका इन्जिनियरहरू घुम्न सक्छन् हाइड्रोजनमा सूर्यको किरण अर्को पुस्ताको संयोजन गर्ने उपकरणको लागि रेकर्ड-ब्रेकिंग दक्षताको साथ halide perovskite अर्धचालक* संग electrocatalysts एकल, टिकाउ, लागत-प्रभावी र स्केलेबल उपकरणमा।
अनुसार एउटा अध्ययन नेचर कम्युनिकेसन्समा प्रकाशित, उपकरणले 20.8% सौर-देखि-हाइड्रोजन रूपान्तरण दक्षता हासिल गर्यो।
नयाँ टेक्नोलोजी स्वच्छ ऊर्जाको लागि एक महत्त्वपूर्ण कदम हो र यसले रूपान्तरण गर्न सौर्य-फसल बिजुली प्रयोग गर्ने विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाहरूको लागि प्लेटफर्मको रूपमा काम गर्न सक्छ। फीडस्टक इन्धन मा।
केमिकल र बायोमोलेकुलर इन्जिनियरको प्रयोगशाला आदित्य मोहिते इलेक्ट्रोन को स्थानान्तरण बाधा बिना पानी देखि अर्धचालक इन्सुलेट एक anticorrosion बाधा को उपयोग गरी एकीकृत photoreactor को निर्माण।
केमिकल र बायोमोलेक्युलर इन्जिनियरिङका डक्टरल विद्यार्थी र अध्ययनका प्रमुख लेखकहरू मध्ये एक अस्टिन फेहरले भने, "रसायनहरू उत्पादन गर्न ऊर्जा स्रोतको रूपमा सूर्यको प्रकाशको प्रयोग सफा ऊर्जा अर्थतन्त्रमा सबैभन्दा ठूलो बाधाहरू मध्ये एक हो।"
"हाम्रो लक्ष्य आर्थिक रूपमा सम्भाव्य प्लेटफर्महरू निर्माण गर्नु हो जसले सौर्य-व्युत्पन्न ईन्धनहरू उत्पन्न गर्न सक्छ। यहाँ, हामीले प्रकाश अवशोषित गर्ने र इलेक्ट्रोकेमिकल पूरा गर्ने प्रणाली डिजाइन गरेका छौं पानी विभाजन रसायन यसको सतहमा।"
यन्त्रलाई फोटो इलेक्ट्रोकेमिकल सेल भनेर चिनिन्छ किनभने प्रकाशको अवशोषण, यसको विद्युतमा रूपान्तरण र रासायनिक प्रतिक्रियालाई शक्ति दिन बिजुलीको प्रयोग सबै एउटै यन्त्रमा हुन्छ। अहिले सम्म, हरियो हाइड्रोजन उत्पादन गर्न फोटो इलेक्ट्रोकेमिकल टेक्नोलोजी प्रयोग गर्दा कम दक्षता र अर्धचालकहरूको उच्च लागतले बाधा पुर्याएको थियो।
"यस प्रकारका सबै यन्त्रहरूले मात्र सूर्यको प्रकाश र पानी प्रयोग गरेर हरियो हाइड्रोजन उत्पादन गर्छन्, तर हाम्रो असाधारण छ किनभने यसमा रेकर्ड-ब्रेकिंग दक्षता छ र यसले धेरै सस्तो अर्धचालक प्रयोग गर्दछ," फेहरले भने।
यो मोहिते प्रयोगशाला र यसका सहयोगीहरूले तिनीहरूको मोड गरेर यन्त्र सिर्जना गरे उच्च प्रतिस्पर्धी सौर सेल पानीलाई अक्सिजन र हाइड्रोजनमा विभाजन गर्न फसल ऊर्जा प्रयोग गर्न सक्ने रिएक्टरमा।
तिनीहरूले सामना गर्नुपर्ने चुनौती थियो कि ह्यालाइड पेरोभस्काइटहरू पानीमा अत्यन्तै अस्थिर हुन्छन् र अर्धचालकहरूलाई इन्सुलेट गर्न प्रयोग गरिने कोटिंग्सले तिनीहरूको कार्यमा बाधा पुर्याउँछ वा तिनीहरूलाई क्षति पुर्याउँछ।
"विगत दुई वर्षमा, हामी विभिन्न सामग्री र प्रविधिहरू प्रयास गर्दै अगाडि बढेका छौं," भने माइकल वोंग, एक राइस केमिकल इन्जिनियर र अध्ययनमा सह-लेखक।
लामो परीक्षणहरूले वांछित नतिजा ल्याउन असफल भएपछि, अन्वेषकहरूले अन्ततः एक विजयी समाधान भेट्टाए।
"हाम्रो मुख्य अन्तरदृष्टि यो थियो कि तपाईंलाई बाधामा दुई तहहरू चाहिन्छ, एउटा पानी रोक्नको लागि र अर्को पेरोभस्काइट तहहरू र सुरक्षात्मक तहहरू बीच राम्रो विद्युतीय सम्पर्क बनाउनको लागि," फेहरले भने।
"हाम्रो नतिजाहरू सौर्य एकाग्रता बिना फोटो इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाहरूको लागि उच्चतम दक्षता हो, र halide perovskite अर्धचालकहरू प्रयोग गर्नेहरूका लागि सबै भन्दा राम्रो हो।
"यो एक क्षेत्रको लागि पहिलो हो जुन ऐतिहासिक रूपमा निषेधित महँगो अर्धचालकहरूले प्रभुत्व जमाएको छ, र पहिलो पटक यस प्रकारको उपकरणको लागि व्यावसायिक सम्भाव्यताको लागि मार्ग प्रतिनिधित्व गर्न सक्छ," फेहरले भने।
अन्वेषकहरूले देखाए कि तिनीहरूको अवरोध डिजाइनले विभिन्न प्रतिक्रियाहरू र विभिन्न अर्धचालकहरूसँग काम गरेको छ, यो धेरै प्रणालीहरूमा लागू हुन्छ।
"हामी आशा गर्छौं कि त्यस्ता प्रणालीहरूले ऊर्जा इनपुटको रूपमा सूर्यको प्रकाशको साथ प्रचुर मात्रामा फिडस्टकहरू प्रयोग गरेर ईन्धन-बनाउने प्रतिक्रियाहरूमा इलेक्ट्रोनहरूको विस्तृत श्रृंखला चलाउन प्लेटफर्मको रूपमा काम गर्नेछ," मोहितेले भने।
"स्थिरता र मापनमा थप सुधारहरू संग, यो प्रविधिले हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था खोल्न सक्छ र मानिसले जीवाश्म ईन्धनबाट सौर्य ईन्धनमा चीजहरू बनाउने तरिका परिवर्तन गर्न सक्छ," फेहरले थपे।
पेरोभस्काइट - यो खनिज सिलिकन भन्दा उच्च चालकता छ र कम कमजोर छ। यो पृथ्वीमा पनि धेरै प्रचुर मात्रामा छ। गत दशकमा, पर्याप्त प्रयासहरूले शानदार विकासहरू निम्त्याएको छ, तर भविष्यको ओप्टोइलेक्ट्रोनिक्समा यसलाई अपनाउने चुनौती रहन्छ।
Perovskite फोटोभोल्टिक कोशिकाहरू अझै पनि अस्थिर छन् र समय भन्दा पहिले बुढ्यौली गुजरिरहेको छ। अझ के छ, तिनीहरूमा सीसा हुन्छ, एक सामग्री जुन वातावरण र मानव स्वास्थ्यको लागि धेरै हानिकारक छ। यी कारणहरूले गर्दा, प्यानलहरू मार्केटिङ गर्न सकिँदैन।
Halogenated हाइब्रिड perovskites अर्धचालक सामग्रीहरूको एक वर्ग हो जुन हालका वर्षहरूमा विशेष अनुसन्धानको केन्द्रविन्दु भएको छ उनीहरूको उल्लेखनीय फोटोइलेक्ट्रिक गुणहरू र फोटोभोल्टिक प्रणालीहरूमा तिनीहरूको अनुप्रयोगहरूको लागि।
