TMDC Nanoflakes يجعل نوع جديد من الخلايا الشمسية الضوئي

- Feb 18, 2017 -

nanoflakes التنغستن ثنائي سيلينيت يمكن استخدامها لتحويل كيميائيا ثاني أكسيد الكربون إلى غاز أول أكسيد الكربون في السائل الأيونية. هذا هو الاكتشاف الجديد من الباحثين في جامعة إلينوي في شيكاغو الذي يعمل باستخدام أشعة الشمس فقط "التمثيل الضوئي" الجهاز. نوع جديد من الخلايا الشمسية يمكن أن تستخدم لإزالة الكربون من الغلاف الجوي وإنتاج الوقود في الوقت نفسه.


الحد Electrochemically CO 2 يمكن، من حيث المبدأ، أن يكون وسيلة جيدة لإعادة تدوير هذا الغاز المسببة للاحتباس الحراري يعود إلى وقود. ومع ذلك، المحفزات الموجودة لهذا التفاعل هي فقط غير فعالة للغاية.

وقام فريق بقيادة أمين صالحي Khojin   كما تم اختبارها الآن كفاءة فئة من المواد 2D دعا dichalcogenides الانتقال المعادن (TMDCs) كحافز لهذا التفاعل. إقران الباحثون المواد مع السائل الأيونية كما المنحل بالكهرباء داخل المقصورة اثنان، ثلاثة الكهربائي الخلية الكهروكيميائية.

التنغستن ثنائي سيلينيت يجعل ورقة الاصطناعية

ووجد الباحثون أن ثنائي سيلينيت التنغستن هو الأفضل، وفي شكل nanoflake لها، تفوقت المحفزات السائبة (مصنوعة من الفضة، على سبيل المثال) بمعامل 60. وكان أيضا على الأقل مرتين جيدة مثل مركبات nanoflake الأخرى التي تم تحليلها في الدراسة. بل هو أيضا 20 مرات أرخص من حافزا الفضة.

ثم استخدم الفريق حافزا لبناء ورقة الاصطناعية تتكون من اثنين من السيليكون تقاطع الثلاثي الخلايا الضوئية قياس 18 سم 2 للضوء الحصاد. جعل ثنائي سيلينيت التنغستن والأيونية المحفز السائل يصل الكاثود في الخلية بينما أكسيد الكوبالت في بالكهرباء فوسفات البوتاسيوم تتكون من القطب الموجب.

محاكاة عملية التمثيل الضوئي

"هذه ورقة الاصطناعية يحاكي عملية التمثيل الضوئي"، ويوضح صالحي Khojin. "في ورقة حقيقية، يتم تحويل CO 2 في السكر ولكن في ورقة لدينا يتم تحويلها إلى الغاز المتزايد." الغاز المتزايد، أو غاز اصطناعي، هو خليط من غاز الهيدروجين وأول أكسيد الكربون، ويمكن أن تحرق مباشرة في توربينات الغاز والغاز المتزايد محركات أو تحويلها إلى وقود الديزل أو غيرها عالية الكثافة الوقود الهيدروكربوني مثل النفتا. يقول صالحي Khojin انه وزملاءه يمكن أيضا مهندس حافزا على إنتاج مباشرة السكر أو المواد الهيدروكربونية الأخرى.

وقام الباحثون بقياس نشاط الحفاز في كل موقع نشط على ورقة الاصطناعية الخاصة بهم عند تعرضه للضوء من 100 واط / سم 2. هذا هو عن متوسط كثافة من أشعة الشمس التي تصل إلى سطح الأرض. يتم إنتاج الغاز المتزايد عند الكاثود ويتم إنتاج الأكسجين الحرة وأيونات الهيدروجين في القطب الموجب. أيونات الهيدروجين ونشرها من خلال الغشاء إلى جانب القطب السالب للمشاركة في تفاعل اختزال CO 2.

مزارع الطاقة الشمسية

"كان هذا رد فعل 1000 مرة أفضل من أن يقاس عن الفضة النانوية و60 مرة أفضل من الأعمال السابقة لدينا أجريت على ثاني كبريتيد الموليبدينوم بالجملة،" صالحي Khojin يقول nanotechweb.org. "ما هو أكثر من ذلك، كفاءة تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود لهذا النظام هو 4.6٪، وهو 2.5٪ ارتفاعا من الأنظمة السابقة."

هذه أوراق مصطنعة يمكن استخدامها لجعل مزارع الطاقة الشمسية بجانب المصانع الكيماوية والقدرة على تحويل ثاني أكسيد الكربون 2 من تيارات الغاز العادم للوقود فقط باستخدام الطاقة من الشمس، كما يضيف. "وبهذه الطريقة لا يمكننا علاجها فقط CO 2 ولكن أيضا تخزين الطاقة من الشمس في شكل سندات الكيميائية، التي هي أنجع وسيلة لتخزين هذه الطاقة."

فريق ولاية إيلينوي، وتقديم التقارير عملها في العلوم دوى: 10.1126 / science.aaf4767 الصورة آيس أنه يأمل الآن لتوسيع نطاق نظامها بالتعاون مع الصناعة وتقدمت بالفعل للحصول على براءة مؤقتة.


زوج من:إعداد Electrochemically الفضة Nanoflakes والأسلاك المتناهية الصغر في المادة التالية :العلماء في نتائج هذه الكليات W.Va. الاقتصادية، ومشاريع البحوث تأثير المجتمع