یک قدم نزدیک به تولید عملی هیدروژن خورشیدی توسط یک فوتانود هماتیت اصلاح شده پیچیده


شکل 1. روش شماتیک برای سنتز Ta: Fe2O3 @ Fe2O3 نانوذرات عملکردی. با استفاده از بازپخت مایکروویو هیبریدی ، nanorod همگانی هماتومیک با رشد هیدروترمال لایه نازکی از FeOOH بر روی نانوذرات Ta: FeOOH سنتز می شود. اعتبار: جائه سونگ لی ، یونیست

با افزایش فشار بر انتشار کربن جهانی و تغییرات آب و هوایی ، توسعه جایگزین های انرژی پاک تر به جای سوخت های فسیلی ضروری است. هیدروژن یک سوخت خالص با انتشار کربن صفر است ، زیرا هنگام سوختن فقط آب بی ضرری تولید می کند. با این حال ، فناوری تولید به اصطلاح “هیدروژن سبز” برای کاربردهای عملی که از جداسازی آب با استفاده از یک منبع انرژی تجدید پذیر استفاده می کنند ، باید بیشتر توسعه یابد. هیدروژن خورشیدی برای تولید سوخت هیدروژن از نور خورشید یک فناوری ایده آل است ، اما با وجود تحقیقات فشرده در دهه های اخیر در سراسر جهان ، روند پیشرفت کند است.

پروفسور جائه سونگ لی و تیم تحقیقاتی وی در دانشکده انرژی و مهندسی شیمی UNIST ، با همکاری دانشمندان از موسسه فیزیک شیمی دالیان (DICP) ، چین اخیراً کشف قابل توجهی را اعلام کرده است که می تواند تولید هیدروژن خورشیدی را یک قدم نزدیک کند. نزدیک به واقعیت

الکترولیز آب به هیدروژن و اکسیژن می تواند اتفاق بیفتد ، اما به مقدار زیادی برق نیاز دارد که تا حد زیادی با سوزاندن سوخت های فسیلی بدست می آید. جداسازی آب فوتوالکتروشیمیایی (PEC) مسیری سازگار با محیط زیست و پایدارتر برای تولید هیدروژن فراهم می کند. هماتیت به دلیل فراوانی طبیعی ، مقاومت شیمیایی و باند ایده آل 2.1 eV ، که به شما امکان می دهد راندمان بالای تبدیل از خورشید به هیدروژن 16.8٪ (بیش از 10٪) را داشته باشد ، یک ماده فوتانود نامزد ایده آل برای کاربرد در مقیاس بزرگ جداسازی آب PEC در نظر گرفته شده است. شرط تجاری سازی است). تحقق خصوصیات بالای هماتیت ، مطابق با پتانسیل امیدوارکننده آن ، به دلیل عوامل محدود کننده مختلف در ویژگیهای الکترونیکی آن ، همچنان یک چالش بزرگ است. با توجه به این محدودیت ها ، عملکرد گزارش شده از فوتانودهای هماتیت کمتر از نیمی از عملکرد بالقوه آنها باقی مانده است.

تیم تحقیقاتی با موفقیت یک نانوساختار نانوساختار جدید مبتنی بر هماتیت را طراحی و ساخته اند که تشکیل هسته ای از نانو ذرات گرادیان لمس شده با همتیت تانتالوم توسط ترکیبی از رشد دوم گرمابی و بازپخت ترکیبی مایکروویو (HMA) است. nanorods همسان دوپینگ Gradient Tano منجر به رسانایی بالا در داخل (دوپینگ Ta5 + سنگین) می شود ، در حالی که حالت های سطح در خارج با حذف نقص سطحی ناشی از دوپینگ Ta5 + سنگین منفعل می شوند. از همه مهمتر ، این یک میدان الکتریکی اضافی برای سرکوب ترکیب مجدد بار ایجاد می کند ، که منجر به بهبود قابل توجهی در جریان فتوکال و کاهش زیادی در ولتاژ سوئیچینگ می شود (شکل 1 را ببینید). اکثر استراتژیهای شناخته شده اصلاح یا باعث ایجاد تولید جریانهای نوری می شوند و یا ولتاژ سوئیچینگ جریان را کاهش می دهند. منحصر به فرد استراتژی تازه توسعه یافته ما بهبود همزمان هر دو رقم لیاقت است. این کار به خوبی نشان می دهد که چگونه استراتژی های متعدد برای دوپینگ بالا ، هم آوایی و بارگذاری کوکاتالیست عملکرد فوتونود را بهبود می بخشد. در نتیجه ، نوری که در نهایت بهینه سازی شده است تراکم جریان فتوکال را 66.8٪ بهبود می بخشد و ولتاژ سوئیچینگ آن را 270 ~ میلی ولت نسبت به فوتانود تغییر نکرده تغییر می دهد.

در حال حاضر ، بیشتر هیدروژن با اصلاح گاز طبیعی تولید می شود که نه تمیز است و نه پایدار. با پیشرفت های بیشتر ، می توان هیدروژن خالص و سبز را از جداسازی آب خورشیدی بدست آورد و کشف حاضر می تواند یک نقطه عطف مهم در چنین تحولی باشد.

یافته های این مطالعه در ارتباطات طبیعت.


تولید بسیار کارآمد گاز هیدروژن با استفاده از نور خورشید ، آب و هماتیت


اطلاعات بیشتر:
همین ژانگ و همکاران عکس گرانشی شیب دار که با تانتالوم ، هماتیت دوپ شده است ، ولتاژ جریان فتوکال و ولتاژ را برای جداسازی آب خورشید بهبود می بخشد ارتباطات طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41467-020-18484-8

تهیه شده توسط موسسه ملی علم و فناوری در اولسان

نقل قول: یک قدم به تولید عملی هیدروژن خورشیدی توسط یک فوتانود هماتیت اصلاح شده پیچیده (2020 ، 20 نوامبر) ، استخراج شده در 21 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-closer-solar -هیدروژن-تولید-دقیق.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*