Neue Rezepte zu Gunsten von eine bessere Solarkraftstoffproduktion
von Staff Writers
Suzhou, Reich der Mitte (SPX) 12. Rosenmonat 2023
So wie eine hervorragende Mahlzeit die richtigen, fachmännisch zubereiteten Zutaten erfordert, erfordert die Herstellung besserer grüner Kraftstoffalternativen die Zusammenstellung jener richtigen Materialien und Methoden.
Kürzlich hat ein Forscherteam aus Reich der Mitte und Großbritannien neue Wege gefunden, dasjenige Rezept zu Gunsten von die Herstellung von Solarkraftstoffen zu optimieren.
Wasserstoff ist ein emissionsfreier Energieträger, jener mithilfe von Sonnenenergie aus Wasser hergestellt werden kann und ein großes Potenzial zur Eindämmung jener Klimakrise bietet.
Jener Prozess jener Herstellung von Wasserstoff aus Wasser wird „Wasserspaltung“ genannt, da hier Wasser in seine beiden Elemente Wasserstoff und Sauerstoffgas zerlegt wird. Für jedes die Wasserspaltung ist ein Halbleiter-Photokatalysator erforderlich, eine Substanz oder Verkettung, die Sonnenlicht absorbiert und dann seine Leistungsabgabe zu Gunsten von den Spaltungsprozess nutzt.
Schon unterscheiden sich Halbleiter-Photokatalysatoren zu Gunsten von die Wasserspaltung in ihrer Nützlichkeit.
Durch den Kapitaleinsatz neuartiger Methoden- und Materialkombinationen zur Kreation neuartiger Photokatalysatoren nach sich ziehen die Forscher die Nützlichkeit jener Wasserstoffproduktion verbessert.
Dr. Graham Dawson, jener die Studien an jener Xi’an Jiaotong-Liverpool University leitete, erklärt: „Während wir unseren Photokatalysatoren mithilfe bestimmter Mischmethoden Materialien wie Gold oder Bornitrat hinzufügen, können wir die absorbierte Lichtmenge steigern.“
„Je mehr Licht absorbiert wird, umso mehr geeignete Leistungsabgabe steht zu Gunsten von die Wasserspaltung zur Verfügung und umso höher ist die Wasserstoffproduktion“, sagt er.
Dies perfekte Rezept finden
Die Modifizierung jener Materialien, die üblicherweise wie Photokatalysatoren verwendet werden, hilft, ihre Einschränkungen zu besiegen, sagt jener Erstautor einer jener jüngsten Studien des Teams, Yanan Zhao. Einer jener am häufigsten verwendeten Materialien ist Titandioxid.
„Titandioxid kann mit vernachlässigbarer Umweltverschmutzung gradlinig Leistungsabgabe von jener Sonne nutzen und weist ein großes Potenzial zu Gunsten von die Kreation solarbezogener Technologien uff“, sagt sie.
„Es kann jedoch nur durch UV-Licht aktiviert werden, dasjenige nur 7 % des Sonnenlichts ausmacht. Es kann die Leistungsabgabe des sichtbaren Lichts nicht aufsaugen“, erklärt Zhao, die ihren Master in Chemie an jener XJTLU erhielt und hierfür ein Vollstipendium erhielt Sie promoviert an jener University of North Dakota.
Die Forscher fanden hervor, dass durch die Zugabe von Bornitrid zu einer Form von Titandioxid ein Photokatalysator entsteht, jener die Leistungsabgabe von mehr Wellenlängen wie UV-Licht aufsaugen kann. Bornitrid, eine Verkettung aus Bor und Stickstoff, hat eine gute elektrische Leitwert und hält Temperaturen von solange bis zu 2000 Rang Celsius stand.
Zhao erklärt den Prozess: „Um dasjenige photokatalytische Verbundmaterial herzustellen, nach sich ziehen wir Bornitrid mit Titanat-Nanoröhren kombiniert, dasjenige sind röhrenartige Strukturen mit Abmessungen in Nanometern – ein Nanometer ist ein Milliardstel Meter.“
„Durch die Optimierung des Verhältnisses von Bornitrid zu Titanat-Nanoröhren und den Kapitaleinsatz chemischer Prozesse zur Zusammenstellung jener Verbindungen nach sich ziehen wir zusammensetzen sehr stabilen zusammengesetzten Photokatalysator hergestellt. Er kann Licht aus einem größeren Wellenlängenbereich aufsaugen und im Vergleich zu herkömmlichen physikalischen Mischmethoden mehr Wasserstoff produzieren.“
Ein Goldrausch
In einer zweiten Studie fand Dr. Dawsons Team eine zusätzliche Möglichkeit zur Verbesserung jener photokatalytischen Nützlichkeit zusammen mit jener Wasserspaltung.
Sie fanden hervor, dass die Bedeckung jener Oberflächen bestimmter Arten von photokatalytischen Strukturen mit Goldnanopartikeln einer bestimmten Größe die Lichtmenge erhöhte, die sie aufsaugen konnten.
Shiqi Zhao, jener Erstautor dieser Studie, erklärt: „Die Struktur des verwendeten photokatalytischen Materials ist sehr wichtig. In dieser Studie nach sich ziehen wir zwei Gießen photokatalytischer Nanostrukturen verwendet – Nanoblätter und Nanoröhren.“
„Wir nach sich ziehen sie mit unterschiedlich großen Goldpartikeln beschichtet, um zu sehen, welche Zusammenstellung die höchste Menge an Wasserstoff aus Wasser produziert.
„Unsrige Ergebnisse zeigten, dass die mit kleinen, gleichmäßigen Goldpartikeln modifizierten Nanoblätter von den von uns getesteten Materialien die beste photokatalytische Leistung hatten. Selbige goldbeschichteten Nanostrukturen zeigten eine etwa 36-mal höhere photokatalytische Wasserstoffproduktionsleistung wie unmodifizierte Nanoröhren“, fährt er fort.
„Dies liefert ein neues Verständnis hierfür, wie photokatalytische Halbleitermaterialien mit Goldnanopartikeln modifiziert werden können, und bietet wertvolle Anwendungen in den Bereichen photokatalytische Wasserstoffproduktion, Solarzellen und optische Sensoren.“
Forschungsbericht:Verbesserte photokatalytische Wasserstoffproduktion durch die Gebildetsein von TiNT-BN-Bindungen
verwandte Sinister
Xi’an Jiaotong-Liverpool University
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