Standar anyar pikeun téknologi hidrogén héjo diatur ku insinyur Universitas Rice.
Insinyur Universitas Rice tiasa giliran cahya panonpoé jadi hidrogén kalawan efisiensi pegatna catetan berkat alat nu ngagabungkeun generasi saterusna semikonduktor perovskit halida* jeung éléktrokatalis dina alat tunggal, awét, ongkos-éféktif jeung scalable.
Numutkeun kana ulikan a diterbitkeun dina Nature Communications, alatna ngahontal efisiensi konversi solar-to-hidrogen 20.8%.
Téknologi anyar mangrupikeun léngkah anu penting pikeun énergi bersih sareng tiasa janten platform pikeun rupa-rupa réaksi kimia anu ngagunakeun listrik anu dipanén surya pikeun ngarobih. bahan kadaharan kana suluh.
Laboratorium insinyur kimia sareng biomolekul Aditya Mohite diwangun photoreactor terpadu ngagunakeun panghalang anticorrosion nu insulates semikonduktor tina cai tanpa impeding mindahkeun éléktron.
"Nganggo sinar panonpoé salaku sumber énergi pikeun ngahasilkeun bahan kimia mangrupikeun salah sahiji halangan panggedéna pikeun ékonomi énergi anu bersih," saur Austin Fehr, mahasiswa doktor kimia sareng biomolekul rékayasa sareng salah sahiji pangarang utama ulikan.
"Tujuan kami nyaéta pikeun ngawangun platform ékonomis anu tiasa ngahasilkeun bahan bakar solar. Di dieu, kami mendesain sistem anu nyerep cahaya sareng ngalengkepan éléktrokimia kimia ngabagi cai dina beungeut cai.”
Alat kasebut katelah sél fotoéléktrokimia sabab nyerep cahaya, konversina jadi listrik, sareng pamakéan listrik pikeun ngagerakkeun réaksi kimia sadayana lumangsung dina alat anu sami. Nepi ka ayeuna, ngagunakeun téknologi fotoéléktrokimia pikeun ngahasilkeun hidrogén héjo dihalangan ku efisiensi rendah sareng biaya semikonduktor anu luhur.
"Sadaya alat tina tipe ieu ngahasilkeun hidrogén héjo ngan ngagunakeun cahaya panonpoe jeung cai, tapi urang téh luar biasa sabab mibanda efisiensi pegatna rékaman sarta ngagunakeun semikonduktor anu pohara murah," ceuk Fehr.
nu Mohite lab sareng kolaboratorna nyiptakeun alatna ku cara ngarobahna sél surya anu kompetitif pisan jadi reaktor nu bisa make tanaga dipanén pikeun meulah cai jadi oksigén jeung hidrogén.
Tangtangan anu aranjeunna kedah diatasi nyaéta perovskit halida * pisan teu stabil dina cai sareng palapis anu dianggo pikeun ngaisolasi semikonduktor tungtungna ngaganggu fungsina atanapi ngarusak aranjeunna.
"Sapanjang dua taun ka tukang, kami parantos mudik nyobian bahan sareng téknik anu béda," saurna Michael Wong, insinyur kimiawi Rice sareng panulis ko-panulis dina pangajaran.
Saatos percobaan anu panjang gagal pikeun ngahasilkeun hasil anu dipikahoyong, para panaliti tungtungna mendakan solusi anu unggul.
"Wawasan konci kami nyaéta yén anjeun peryogi dua lapisan pikeun halangan, hiji pikeun meungpeuk cai sareng hiji pikeun ngadamel kontak listrik anu saé antara lapisan perovskite sareng lapisan pelindung," saur Fehr.
"Hasil kami nyaéta efisiensi pangluhurna pikeun sél fotoéléktrokimia tanpa konsentrasi surya, sareng anu pangsaéna pikeun anu nganggo semikonduktor perovskite halida.
"Ieu téh kahiji pikeun widang nu sajarahna geus didominasi ku semikonduktor prohibitively mahal, sarta bisa ngagambarkeun jalur pikeun feasibility komérsial pikeun jenis ieu alat pikeun kahiji kalina," ceuk Fehr.
Para panalungtik némbongkeun desain panghalang maranéhanana digawé pikeun réaksi béda jeung kalawan semikonduktor béda, sahingga lumaku sakuliah loba sistem.
"Kami ngarepkeun yén sistem sapertos kitu bakal janten platform pikeun nyetir rupa-rupa éléktron kana réaksi ngabentuk suluh nganggo bahan pakan anu seueur kalayan ukur cahaya panonpoe salaku input énergi," saur Mohite.
"Kalayan perbaikan salajengna pikeun stabilitas jeung skala, téhnologi ieu bisa muka nepi ékonomi hidrogén jeung ngarobah cara manusa nyieun hal tina suluh fosil kana suluh surya," ditambahkeun Fehr.
Perovskite - Mineral ieu gaduh konduktivitas anu langkung luhur tibatan silikon sareng kirang rapuh. Éta ogé langkung seueur di Bumi. Dina dasawarsa ka tukang, usaha anu ageung parantos nyababkeun kamajuan anu spektakuler, tapi nyoko na dina optoeléktronik anu bakal datang tetep tangtangan.
Sél photovoltaic Perovskite masih teu stabil sarta ngalaman sepuh prématur. Naon deui, éta ngandung timah, bahan anu ngabahayakeun pisan pikeun lingkungan sareng kaséhatan manusa. Ku sabab kitu, panels teu bisa dipasarkan.
Perovskit hibrid halogénated mangrupakeun kelas bahan semikonduktor anu geus fokus panalungtikan husus dina taun panganyarna pikeun sipat photoelectric luar biasa maranéhanana sarta aplikasi maranéhanana dina sistem photovoltaic.
