TMDC Nanoflakes Modelių naujo tipo fotosintezės saulės elementų

Volframo diselenido nanoflakes gali būti naudojamas chemiškai konvertuoti anglies dioksidą anglies monoksido joninio skysčio. Tai naujas išvada iš mokslininkai iš Ilinojaus universiteto Čikagoje, kurio "fotosintezės" prietaisas veikia naudojant tik saulės spindulių. Naujo tipo saulės elementų gali būti naudojamas pašalinti anglį iš atmosferos ir gaminant kurą, tuo pačiu metu.

Elektrochemiškai sumažinti CO ₂ gali iš esmės būti geras būdas perdirbimas šį šiltnamio efektą sukeliančių dujų atgal į kuro. Tačiau esami katalizatoriai šios reakcijos yra tiesiog per neefektyvus.

Komanda, vadovaujama Amin Salehi-Khojin   H, kaip dabar išbandė iš 2D medžiagų grupei, vadinamai pereinamųjų metalų dichalcogenides (TMDCs) kaip katalizatoriai šios reakcijos efektyvumą. Mokslininkai suporuotas medžiagas su joninio skysčio, kaip viduje dviejų skyrių, trijų elektrodų elektrocheminės ląstelių elektrolitas.

Volframo diselenido daro dirbtinį lapą

Jie nustatė, kad volframo diselenido buvo geriausias, ir savo nanoflake forma, aplenkė birių katalizatoriai (pagamintas iš sidabro, pavyzdžiui) iš 60 faktoriaus Taip pat buvo bent du kartus taip gerai, kaip kitų nanoflake junginių analizuojami tyrimo. Ji yra taip pat 20 kartų pigiau nei sidabro katalizatoriaus.

Komanda tada naudojo savo katalizatorius sukurti dirbtinį lapą sudarytas iš dviejų silicio trijų sankryžos fotovoltinius elementus, matavimo 18 cm ² iki derliaus šviesos. Volframo diselenido ir joninis skystis katalizatorius sudarė katodo į ląstelę, o kobalto oksido kalio fosfato elektrolito sudarė anodą.

Mėgdžiodami fotosintezės procesą

"Tai dirbtinis lapas imituoja fotosintezės procesą", aiškina Salehi-Khojin. "Realioje lapų, CO ₂ yra konvertuojamas į cukrų bet mūsų lapų jis konvertuojamas į sintezės dujų." Sintetines dujas, arba sintetinių dujų, yra vandenilio dujų ir anglies monoksido mišinys ir ji gali būti sudeginti tiesiogiai dujų turbinose ir sintezės dujų varikliai ar konvertuojamos į dyzelino ar kitų didelio tankio angliavandenilio kurui, pavyzdžiui, benziną. Salehi-Khojin sako, kad jis ir jo kolegos taip pat gali inžinierius savo katalizatorius tiesiogiai gaminti cukraus ar kitų angliavandenilių.

Mokslininkai išmatavo katalizinį aktyvumą per kiekvienos veikliosios svetainėje savo dirbtinio lapų, kai ji buvo veikiami šviesos 100 W / ^cm2. Tai yra apie vidutinio intensyvumo žemę pasiekiančios saulės šviesos paviršių. Syngas gaminamas katodo ir laisvąjį deguonį ir vandenilio jonai yra gaminamas anodo. Vandenilio jonai prasiskverbia pro membraną į katodo pusėje dalyvauti CO ₂ redukcijos reakcijai.

saulės ūkiai

"Tai reakcija buvo 1000 kartų geriau, nei matuojamas sidabro nanodalelių ir 60 kartų geriau nei mūsų ankstesniame darbe verčiamasi urmu molibdeno disulfido" Salehi-Khojin pasakoja nanotechweb.org. "Kas yra daugiau, saulės-į-kuro pavertimas sistemos veiksmingumo yra 4,6%, o tai yra 2,5% iki iš ankstesnių sistemų."

Tokie dirbtiniai lapai gali būti naudojami atlikti saulės jėgainių greta chemijos ir elektrinių konvertuoti CO ₂ išmetamųjų dujų srautų kurui naudojant tik elektros energiją iš saulės, priduria jis. "Tokiu būdu mes galime ne tik pašalina CO _2, bet taip pat laikyti Saulės energijos su cheminėmis medžiagomis obligacijų forma, kuri yra efektyviausias būdas šį energijos kaupimo."

Ilinojaus komanda, ataskaitų savo darbą mokslo DOI: 10.1126 / science.aaf4767 s ays, kad dabar tikisi sumažinti iki savo sistemą bendradarbiaujant su pramonės įmonėmis ir jau paskelbė laikinai patentą.