Rays universiteti muhandislari tomonidan o'rnatilgan yashil vodorod texnologiyasi uchun yangi standart.
Rays universiteti muhandislari burishlari mumkin quyosh nuri vodorodga aylanadi yangi avlodni birlashtirgan qurilma tufayli rekord darajadagi samaradorlik bilan halid perovskit yarim o'tkazgichlar* bilan elektrokatalizatorlar yagona, bardoshli, tejamkor va kengaytiriladigan qurilmada.
Ga ko'ra bir tadqiqot Nature Communications nashrida chop etilgan qurilma quyoshdan vodorodga o'tkazish samaradorligi 20.8% ni tashkil etdi.
Yangi texnologiya toza energiya uchun muhim qadam bo'lib, quyosh energiyasidan to'plangan elektr energiyasini o'zgartirish uchun ishlatadigan kimyoviy reaktsiyalarning keng doirasi uchun platforma bo'lib xizmat qilishi mumkin. xom ashyo yoqilg'iga aylanadi.
Kimyoviy va biomolekulyar muhandis laboratoriyasi Aditya Mohite yarimo'tkazgichni elektronlarning o'tkazilishiga to'sqinlik qilmasdan suvdan izolyatsiya qiluvchi korroziyaga qarshi to'siq yordamida integral fotoreaktorni qurdi.
"Quyosh nuridan kimyoviy moddalar ishlab chiqarish uchun energiya manbai sifatida foydalanish toza energiya iqtisodiyoti yo'lidagi eng katta to'siqlardan biridir", dedi Ostin Fehr, kimyo va biomolekulyar muhandislik bo'yicha doktorant va tadqiqotning etakchi mualliflaridan biri.
“Bizning maqsadimiz – quyosh energiyasidan olinadigan yoqilg‘i ishlab chiqarishi mumkin bo‘lgan iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq platformalarni qurishdir. Bu erda biz yorug'likni yutadigan va elektrokimyoviy ta'sirni to'ldiradigan tizimni ishlab chiqdik suvni ajratish kimyosi uning yuzasida."
Qurilma fotoelektrokimyoviy hujayra sifatida tanilgan, chunki yorug'likning yutilishi, elektr energiyasiga aylanishi va kimyoviy reaktsiyani kuchaytirish uchun elektr energiyasidan foydalanish bir xil qurilmada sodir bo'ladi. Hozirgacha yashil vodorod ishlab chiqarish uchun fotoelektrokimyoviy texnologiyadan foydalanishga past samaradorlik va yarimo'tkazgichlarning yuqori narxi to'sqinlik qilardi.
"Ushbu turdagi barcha qurilmalar faqat quyosh nuri va suvdan foydalangan holda yashil vodorod ishlab chiqaradi, ammo bizniki istisno, chunki u rekord darajadagi samaradorlikka ega va u juda arzon yarimo'tkazgichdan foydalanadi", dedi Fehr.
The Mohite laboratoriyasi va uning hamkorlari qurilmani o'z burish orqali yaratdilar yuqori raqobatbardosh quyosh batareyasi suvni kislorod va vodorodga bo'lish uchun yig'ilgan energiyadan foydalanishi mumkin bo'lgan reaktorga.
Ular yengib o'tishlari kerak bo'lgan qiyinchilik shundaki, galoid perovskitlari * suvda juda beqaror va yarimo'tkazgichlarni izolyatsiya qilish uchun ishlatiladigan qoplamalar ularning funktsiyasini buzdi yoki ularga zarar etkazdi.
"So'nggi ikki yil ichida biz turli materiallar va texnikalarni sinab ko'rdik", dedi Maykl Vong, Rays kimyoviy muhandisi va tadqiqotning hammuallifi.
Uzoq sinovlar kerakli natijani bermaganidan so'ng, tadqiqotchilar nihoyat g'alaba qozongan yechimga duch kelishdi.
"Bizning asosiy tushunchamiz shundan iboratki, sizga to'siq uchun ikkita qatlam kerak edi, biri suvni to'sish uchun, ikkinchisi esa perovskit qatlamlari va himoya qatlami o'rtasida yaxshi elektr aloqasini o'rnatish uchun", dedi Fehr.
"Bizning natijalarimiz quyosh konsentratsiyasi bo'lmagan fotoelektrokimyoviy hujayralar uchun eng yuqori samaradorlik va halid perovskit yarim o'tkazgichlardan foydalanadiganlar uchun eng yaxshi natijadir.
"Bu tarixda juda qimmat yarimo'tkazgichlar ustunlik qilgan soha uchun birinchi bo'lib, bu turdagi qurilmalar uchun birinchi marta tijorat maqsadga muvofiqligi yo'lini ko'rsatishi mumkin", dedi Fehr.
Tadqiqotchilar o'zlarining to'siq dizayni turli reaktsiyalar va turli yarim o'tkazgichlar bilan ishlashini ko'rsatdilar, bu esa uni ko'plab tizimlarda qo'llash imkonini beradi.
"Umid qilamizki, bunday tizimlar energiya manbai sifatida faqat quyosh nuri bilan mo'l-ko'l xom ashyolardan foydalangan holda yoqilg'i hosil qiluvchi reaktsiyalarga elektronlarning keng doirasini olib borish uchun platforma bo'lib xizmat qiladi", dedi Mohite.
"Barqarorlik va miqyosni yanada yaxshilash bilan bu texnologiya vodorod iqtisodiyotini ochishi va odamlarning qazilma yoqilg'idan quyosh yoqilg'isiga qadar narsalarni yasash usullarini o'zgartirishi mumkin", deya qo'shimcha qildi Fehr.
Perovskit - Bu mineral kremniyga qaraganda yuqori o'tkazuvchanlikka ega va kamroq mo'rt. Bundan tashqari, u Yerda ancha ko'p. So'nggi o'n yil ichida katta sa'y-harakatlar ajoyib o'zgarishlarga olib keldi, ammo kelajakdagi optoelektronikada uni qabul qilish muammo bo'lib qolmoqda.
Perovskit fotovoltaik xujayralari hali ham beqaror va erta qarishni boshdan kechirmoqda. Qolaversa, ular tarkibida atrof-muhit va inson salomatligi uchun juda zararli bo'lgan qo'rg'oshin mavjud. Shu sabablarga ko'ra panellarni sotish mumkin emas.
Galogenli gibrid perovskitlar so'nggi yillarda o'zlarining ajoyib fotoelektrik xususiyatlari va fotovoltaik tizimlarda qo'llanilishi uchun alohida tadqiqotlar markazida bo'lgan yarimo'tkazgichli materiallar sinfidir.
