Dul chun cinn i bhfótalysis gréine uisce le haghaidh táirgeadh hidrigine

Tháinig laghdú ar astuithe carbóin de bharr tabhairt isteach na straitéisí “buaicphointe carbóin” agus “neodrach ó thaobh carbóin” de, agus is rogha tarraingteach í hidrigin mar bhreosla glan. Ar an láimh eile, tá hidrigin ag teastáil freisin le haghaidh go leor próiseas ceimiceach, cosúil le táirgeadh leasacháin. Mar sin féin, faightear hidrigin faoi láthair go príomha trí thiontú uisce agus gáis, próiseas a ghineann ní hamháin astuithe móra carbóin ach freisin go n-ídíonn sé méid mór fuinnimh theirmeach.

Tá fótaisintéis nádúrtha (plandaí a úsáideann solas na gréine chun adaimh hidrigine a fháil ó uisce) ar eolas go maith, ach an bhfuil teicníc "fótaisintéise saorga" ann chun hidrigin a fháil? Is teicneolaíocht inbhuanaithe agus neamhdhíobhálach don chomhshaol é táirgeadh hidrigine photocatalytic atá bunaithe ar hidrealú iomlán a ídíonn ach solas na gréine agus uisce agus ní tháirgeann sé aon astaíochtaí carbóin, agus is é sin an fáth go bhfuil sé ag tarraingt go leor aird faoi láthair. Mar sin féin, cuireann éifeachtúlacht chomhshó THM fótacatalytic reatha teorainn le héifeachtúlacht chomhshó íseal gréine go hidrigin (STH) a gcur i bhfeidhm praiticiúil.

Agus é seo san áireamh, tá straitéis forbartha ag foireann an Ollaimh Yonezawa ag Ollscoil Michigan chun éifeachtúlachtaí STH de suas le 9.2 faoin gcéad a bhaint amach ag baint úsáide as uisce íon, solas na gréine tiubhaithe agus fótacatalyst nítríde ghailliam indium, a dhéanann aithris ar na príomhchéimeanna san fhótaisintéis nádúrtha. Léiríonn turgnaimh lasmuigh gur céim mhór chun cinn é don teicneolaíocht, í beagnach 10 n-uaire níos éifeachtaí ná turgnaimh scoilteadh uisce gréine inchomparáide. Go sonrach, léirigh na taighdeoirí go gcuireann an díscaoileadh iomlán uisce fótacatalytic ar dhromchlaí InGaN/GaN chun cinn ní hamháin an réamh-imoibriú dianscaoilte uisce ach go gcuireann sé bac ar imoibriú coimpléisc hidrigin-ocsaigin droim ar ais tríd an éifeacht teirmeach infridhearg a ghineann solas na gréine dírithe ar ard-déine, rud a chumasaíonn an InGan nanowires chun éifeachtacht dhíscaoilithe iomlán uisce fótacatalytic an-ard a thaispeáint. Foilsíodh na torthaí taighde san eagrán is déanaí de Nature faoin teideal "Éifeachtúlacht gréine-go-hidrigine de níos mó ná 9 faoin gcéad i scoilteadh uisce fótacatalytic".

Bhain na taighdeoirí éifeachtacht STH ard de 9.2 faoin gcéad amach ag baint úsáide as uisce íon, solas na gréine tiubhaithe agus fótacatalyst nítríde Gailliam indium. Eascraíonn rathúlacht na straitéise sa pháipéar seo as an éifeacht sineirgisteacha a bhaineann le héabhlóid hidrigine-ocsaigin a chur chun cinn agus cosc ​​a chur ar athmheascadh hidrigine-ocsaigin droim ar ais, ar féidir a bhaint amach trí oibriú ag an teocht imoibrithe is fearr (~70 céim Celsius), go díreach trí shaothrú roimhe seo. amú solas infridhearg ó sholas na gréine. Ina theannta sin, mar thoradh ar an straitéis seo a bhraitheann ar theocht, bhí éifeachtúlachtaí STH de ~7 faoin gcéad ó uisce sconna agus uisce farraige a bhí ar fáil go forleathan, agus 6.2 faoin gcéad i gcóras deighilte uisce fótacatalytic mór le cumas solais gréine nádúrtha de 25 7W. Soláthraíonn an taighde seo cur chuige praiticiúil maidir le táirgeadh éifeachtach breosla hidrigine ó sholas na gréine nádúrtha agus uisce, rud a sháróidh bacainn éifeachtúlachta táirgeadh hidrigine gréine.