TMDC Nanoflakes, Yeni Bir Fotosentetik Güneş Pilini Kılıyor

- Feb 18, 2017 -

Tungsten diselenid nanoflaklar, iyonik bir sıvıda kimyasal olarak karbon dioksiti karbon monoksit haline dönüştürmek için kullanılabilir. Chicago'daki Illinois Üniversitesi'ndeki araştırmacılardan "fotosentetik" cihazın sadece güneş ışığı kullanarak çalıştığı yeni bulgudur. Yeni tür güneş pilleri, karbonu atmosferden çıkarmak ve aynı zamanda yakıt üretmek için kullanılabilir.


Elektrokimyasal olarak CO 2'yi azaltmak ilke olarak bu sera gazını yakıtlara geri dönüştürmenin iyi bir yolu olabilir. Bununla birlikte, bu reaksiyon için mevcut katalizörler çok verimsizdir.

Amin Salehi-Khojin liderliğindeki bir ekip   , şimdi bu reaksiyon için katalizör olarak geçiş metali dikeralojenler (TMDC) olarak adlandırılan bir 2D malzeme sınıfının verimliliğini test etti. Araştırmacılar malzemeleri iki bölmeli üç elektrotlu bir elektrokimyasal hücre içinde bir elektrolit olarak iyonik bir sıvı ile eşleştirdiler.

Yapay yaprak yaprakları tungsten diselenür yapar

Tungsten diselenidin en iyi olduğunu ve nanoflake biçiminde, bulk katalizörleri (örneğin gümüşten yapılmış) 60 kat daha iyi performans gösterdiğini keşfettiler. Ayrıca, çalışmada analiz edilen diğer nanoflake bileşiklerinin en az iki katı kadar iyi idi. Ayrıca, gümüş bir katalizörün 20 kat daha ucuzdur.

Ekip daha sonra katalizörünü, hasat ışığı için 18 cm2 ölçülerinde iki silikon üçlü birleşim fotovoltaik hücrelerinden oluşan yapay bir yaprak oluşturmak için kullandı. Tungsten diselenid ve iyonik sıvı katalizör, hücredeki katodu oluştururken, kobalt oksit, bir potasyum fosfat elektrolitte anottan oluşur.

Fotosentez sürecini taklit etmek

Salehi-Khojin, "Yapay yaprak bu fotosentez sürecini taklit ediyor" dedi. "Gerçek bir yaprakta CO 2 şekere dönüştürülür, ancak yapraklarımızda sentez gazına dönüştürülür" Syngas veya sentetik gaz, hidrojen gazı ve karbon monoksit karışımıdır ve doğrudan gaz türbinleri ve sentez gazlarında yakılabilir Motorlar veya dizel veya nafta gibi diğer yüksek yoğunluklu hidrokarbon yakıtlarına dönüştürülür. Salehi-Khojin, kendisinin ve meslektaşlarının katalizörünü doğrudan şeker veya diğer hidrokarbonlar üretmek üzere de mühendislik yapabileceğini söyledi.

Araştırmacılar, 100 W / cm2'lik ışığa maruz bırakıldıklarında suni yaprağındaki her aktif bölge için katalitik aktiviteyi ölçtüler. Bu, Dünya yüzeyine ulaşan güneş ışığının ortalama yoğunluğuyla ilgilidir. Sodyum gazı katottan üretilir ve serbest oksijen ve hidrojen iyonları anotta üretilir. Hidrojen iyonları, CO 2 indirgeme reaksiyonuna katılmak için bir membrandan katot tarafına yayılır.

Güneş enerjisi çiftlikleri

Salehi-Khojin, "Bu reaksiyon, gümüş nanoparçacıklar için ölçülen değerden 1000 kat daha iyiydi ve bulk molibden disülfür üzerinde gerçekleştirilen önceki çalışmamızın 60 kat daha iyi" diyor nanotechweb.org . "Dahası, sistem için güneş-yakıt dönüşüm verimliliği% 4.6, önceki sistemlere göre% 2.5 arttı."

Bu yapay yapraklar, CO 2'yi egzoz gazı akışlarından yakıtlara Güneş'ten gelen enerjiyi kullanarak dönüştürmek için kimyasal ve enerji santrallerinin yanında güneş enerjisi çiftlikleri yapmak için kullanılabilir. "Bu yolla CO 2'yi iyileştirmekle kalmıyor, aynı zamanda Güneş enerjisini bu enerjiyi depolamanın en verimli yolu olan kimyasal bağlar şeklinde saklıyoruz" dedi.

Illinois DOI: 10.1126 / science.aaf4767'deki çalışmasını raporlayan Illinois ekibi, sistemini endüstri ile birlikte ölçeklendirmeyi umduğunu ve şimdiden geçici patent başvurusunda bulunduğunu belirtti.


Bir çift:İletken Mürekkep ve Yapıştırma İşi: Herşey Değişiyor Sonraki:Bilim adamları, W.Va. kolejler mevcut bulgular ekonomik, toplumsal etkisi araştırma projeleri