Energia i środowisko

Zespół przekształca wodę w paliwo wodorowe za pomocą fotosyntezy

Zespół przekształca wodę w paliwo wodorowe za pomocą fotosyntezy


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Wraz ze wzrostem gospodarczym na świecie pojawia się zapotrzebowanie na więcej energii. Ale nasza planeta jest na krawędzi poddania się zwyczajom naszych krewnych. Właśnie na tej scenie w grę wchodzą wydajne i ekologiczne rozwiązania energetyczne.

Naukowcy z Israel Institute of Technology opracowali technikę konwersji energii słonecznej na paliwo o rekordowej wydajności. Ich pomysłem jest wdrożenie mechanizmów fotosyntezy, aby wynieść efektywność konwersji energii na nowy poziom.

Ph.D. Lilac Amirav, główny badacz badania, mówi: „Chcemy wyprodukować system fotokatalityczny, który wykorzystuje światło słoneczne do kierowania reakcjami chemicznymi o znaczeniu środowiskowym”. Ona i jej grupa z Israel Institute of Technology są w trakcie projektowania fotokatalizatora, który może usuwać i izolować wodór od wody.

ZOBACZ RÓWNIEŻ: NAUKOWCY TWORZĄ NOWY KATALIZATOR, KTÓRY WYKORZYSTUJE ŚWIATŁO DO PRZETWARZANIA DWUTLENKU WĘGLA W PALIWO

Wyjaśnia: „Kiedy umieszczamy w wodzie nanocząsteczki w kształcie pręcików i oświetla je światłem, generują one dodatnie i ujemne ładunki elektryczne” i dodaje: „Cząsteczki wody pękają; ujemne ładunki wytwarzają wodór (redukcja), a dodatnie ładunki wytwarzają tlen (utlenianie). Dwie reakcje, z udziałem ładunków dodatnich i ujemnych, muszą zachodzić jednocześnie. Bez wykorzystania ładunków dodatnich, ładunki ujemne nie mogą zostać skierowane do produkcji pożądanego wodoru ”

Chociaż, jak wszyscy wiemy, przeciwieństwa się przyciągają. Jeśli dodatnie i ujemne ładunki znajdą okazję do połączenia, wykluczają się wzajemnie, nic nam nie pozostawiając. Dlatego konieczne jest utrzymanie cząstek o różnych właściwościach ładunku.

W tym celu zespół opracował unikalne heterostruktury, które obejmują różne półprzewodniki oraz katalizatory z metali i tlenków metali. Zbudowali modelowy system do badania zachodzących procesów utleniania i redukcji oraz zoptymalizowali swoje heterostruktury w celu uzyskania lepszych wyników.

W badaniu z 2016 roku ten sam zespół zaprojektował inną heterostrukturę. Kropka kwantowa selenku kadmu na jednym końcu przyciągnęła ładunek dodatni, podczas gdy ładunek ujemny zgromadził się na drugiej stronie.

Amirav powiedział: „Dostosowując rozmiar kropki kwantowej i długość pręta, a także inne parametry, osiągnęliśmy 100% przemianę światła słonecznego w wodór z redukcji wody”. W tym systemie jedna nanocząstka fotokatalizatora może wyemitować 360 000 cząsteczek wodoru na godzinę.

Ale w tym starszym badaniu badano tylko część redukcyjną reakcji. Aby konwerter energii słonecznej na paliwo działał, musimy zająć się również drugą częścią, utlenianiem. Amirav zauważa „Nie przekształcaliśmy jeszcze energii słonecznej w paliwo” i wyjaśnia: „Nadal potrzebowaliśmy reakcji utleniania, która nieustannie dostarczałaby elektrony do kropki kwantowej”.

Przejście przez proces utleniania wody jest poważnym wyzwaniem, ponieważ składa się z wielu etapów. Ponadto produkty uboczne reakcji zniekształcają wynik, zagrażając stabilności półprzewodnika.

W swoim ostatnim badaniu przyjęli inne podejście. Tym razem zamiast wody do części utleniającej wykorzystali związek zwany benzyloaminą. W ten sposób woda redukuje się do wodoru i tlenu, podczas gdy benzyloamina zostaje przekształcona w benzaldehyd. Departament Energii Stanów Zjednoczonych definiuje 5 do 10 procent jako „próg praktycznej wykonalności”. Maksymalna wydajność tej metody została określona na poziomie 4,2%.

Naukowcy szukają innych związków, które mogą okazać się opłacalne dla konwersji energii słonecznej do chemicznej. Mając sztuczną inteligencję po swojej stronie, szukają związków, które dobrze pasowałyby do tego procesu. Amirav zauważa, że ​​jak dotąd proces ten był owocny.

Wyniki badania zostaną zaprezentowane na spotkaniu i wystawie Fall 2020 Meeting and Expo organizowanym przez American Chemical Society (oczywiście wirtualnie).


Obejrzyj wideo: Ogniwa paliwowe (Może 2022).