Рекорд эффективности солнечного производства водорода
Генерация электричества не единственный метод превращения солнечного света в энергию. Свет может кроме этого руководить реакциями создания химического горючего, для того чтобы как водород, пригодного для применения в двигателях автомобилей , грузовиков и других транспортных средств.
Неприятность солнечного производства моторного горючего содержится в стоимости полупроводниковых катализаторов захвата и устройств света, нужных чтобы получить водород. Самые действенные из известных материалы через чур дороги, дабы полученное с их помощью горючее имело возможность соперничать с бензином.
В изучении, опубликованном сравнительно не так давно в издании Science, доктор химических наук Кионг-Шин Чой (Kyoung-Shin Choi) и аспирант Тэ Ву Ким (Tae Woo Kim) из Университета Висконсина обрисовывают недорогие материалы на базе оксидов. С их помощью учёным удалось достигнуть эффективности солнечного расщепления воды на кислород и водород 1,7%, громаднейшей из известных когда-либо для фотоэлектродных совокупностей на базе оксидов.
Чой создала солнечные элементы из ванадата висмута посредством электролиза, взяв материал с площадью поверхности 32 квадратных метра на любой грамм. «Без особенного оборудования, большой температуры либо запредельного давления мы создали нанопористый полупроводник из очень маленьких частиц, имеющих громадную площадь поверхности, — поясняет доктор наук. — Чем больше площадь поверхности, тем больше площадь контакта с водой, и, следовательно, более действенное расщепление».
Но, ванадат висмута испытывает недостаток в «ассистенте» для ускорения реакции производства горючего. Для этого нужен подходящий катализатор.
Согласно точки зрения Чой, множество учёных трудится над увеличением эффективности проводников и катализаторов, но, стыковке действенных материалов между собой уделяется мало внимания. «Кроме того в случае если у вас имеется лучший полупроводник в мире и лучший катализатор, их неспециализированная эффективность возможно ограничена границей раздела полупроводник — катализатор», — говорит она.
Чой и Ким применяли в качестве катализатора несколько недорогих и не через чур действенных поодиночке веществ, оксид никеля и оксид железа. «Потому, что ни один катализатор не снабжает хорошее сопряжение в один момент с водой и полупроводником, мы решили поделить всю работу на две части, — говорит Чой. — Оксид железа прекрасно сочетается с ванадатом висмута, а оксид никеля с водой. Исходя из этого мы используем их совместно».
Двухслойная конструкция катализатора разрешила идеально совместить его с полупроводником и водой. «Объединение недорогого двойного катализатора и отечественного нанопористого полупроводникового электрода с громадной площадью поверхности стало причиной созданию недорогой фотоэлектродной совокупности с рекордной эффективностью», — говорит Чой.
Она ожидает, что фундаментальная работа, демонстрирующая рост эффективности нанопористого ванадата висмута в сочетании с двухслойным катализатором, послужит лабораториям в мире толчком для качественного прорыва в изучениях. «Другие исследователи, изучающие разные типы полупроводников либо разные типы катализаторов смогут применять данный подход для поиска комбинаций материалов, каковые смогут стать ещё более действенными», — заявила доктор наук.
Facepla.net по данным UWM
