محفز نانوي يعمل بالضوء لإنتاج الهيدروجين باستخدام ضوء الشمس

(أخبار Nanowerk) قام فريق من UPC والمعهد الكاتالوني لعلوم النانو وتكنولوجيا النانو (ICN2) بتصميم محفز ضوئي فعال ومستقر قادر على إنتاج الهيدروجين مباشرة باستخدام ضوء الشمس. يتم نشر النتائج في المجلة طبيعة الاتصالات("TiO المصمم هندسيًا2 يحرك نشاط التحفيز الضوئي واستقرار مجموعات المعادن النبيلة المدعومة أثناء H2 تطور"). صورة توضح كيف يمكن استخدام الوجوه البلورية المكشوفة لثاني أكسيد التيتانيوم والمجموعات المعدنية لإنتاج الهيدروجين بشكل نظيف ومستدام. (الصورة: UPC) الهيدروجين ضروري لانتقال الطاقة، طالما أنه يتم إنتاجه من مصادر متجددة (الهيدروجين الأخضر). من المعروف منذ زمن طويل أن الإلكترونات الموجودة في بعض أشباه الموصلات يمكن أن تشارك في التفاعلات الكيميائية عندما تتعرض لأشعة الشمس. وهذا هو الحال مع ثاني أكسيد التيتانيوم، وهو مادة رخيصة وغير ضارة تستخدم على نطاق واسع كصبغة بيضاء في الدهانات والبلاستيك والورق والأحبار ومستحضرات التجميل. الإلكترونات المثارة في ثاني أكسيد التيتانيوم قادرة على توليد الهيدروجين من البروتونات الموجودة في الماء والمركبات العضوية. ومع ذلك، فإن إنتاج الهيدروجين منخفض جدًا لأن الإلكترونات تميل إلى الاسترخاء بدلاً من التفاعل، وبالتالي فإن كفاءة العملية منخفضة جدًا من الناحية العملية. يمكن التغلب على هذا القيد عن طريق ملامسة ثاني أكسيد التيتانيوم للمعادن النانوية، والتي تعمل كمرشحات للإلكترونات، مما يطيل عمر الإلكترونات في الحالة المثارة، حتى تتمكن من التفاعل وإنتاج الهيدروجين. وهذا يسمح بتحقيق عوائد أعلى بمئات المرات. هذه الدراسة هي خطوة إلى الأمام لإنتاج الهيدروجين المستدام. وقد قادها الباحث في Ramón y Cajal Lluís Soler والبروفيسور Jordi Llorca من مجموعة أبحاث ENCORE-NEMEN التابعة لقسم الهندسة الكيميائية ومعهد تقنيات الطاقة بجامعة Politècnica de Catalunya - BarcelonaTech (UPC). وهم أيضًا جزء من المركز النوعي لأبحاث الهيدروجين (CER-H2). وباستخدام عملية ميكانيكية كيميائية، قام الباحثون بترسيب مجموعات معدنية على جسيمات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم ذات أشكال مختلفة، ووجدوا أن الوجوه البلورية المكشوفة المختلفة لثاني أكسيد التيتانيوم تلعب أيضًا دورًا رئيسيًا في إنتاج الهيدروجين. يرتبط كل من استقرار المحفزات الضوئية وقوة نقل الإلكترون بين أشباه الموصلات والجسيمات النانوية المعدنية ارتباطًا وثيقًا بالأوجه المكشوفة لأشباه الموصلات، المسؤولة عن حركة الذرة وتجميعها. رسم بياني يوضح أهمية الجسيمات المعدنية النانوية والوجوه البلورية المكشوفة لثاني أكسيد التيتانيوم في إنتاج الهيدروجين مباشرة باستخدام ضوء الشمس. (الصورة: UPC) النتائج واضحة. عندما يتم ترسيب مجموعات البلاتين على جسيمات نانوية من ثاني أكسيد التيتانيوم ثماني السطوح، يتم الحصول على محفز ضوئي ينتج كميات أعلى من الهيدروجين، والأهم من ذلك، أكثر استقرارًا من أي تركيبة أخرى. مثال رائع على كيفية ذلك تكنولوجيا النانو يمكن تطبيقها لتصميم أجهزة جديدة في مجال الطاقة. لفهم النتائج، أجرى الباحث في رامون إي كاخال كلاوديو كازورلا من قسم الفيزياء في UPC حسابات ميكانيكية الكم لدراسة البنية الإلكترونية للمحفزات الضوئية، والتي تمت مقارنتها بنتائج التحليل الطيفي الإلكتروني الضوئي للأشعة السينية الذي تم الحصول عليه في مركز أبحاث UPC في العلوم والهندسة متعددة النطاقات. يقع المركز في الحرم الجامعي Diagonal-Besòs، كما هو الحال في كلية شرق برشلونة للهندسة (EEBE)، حيث يقوم الباحثون بالتدريس أيضًا. ستمكن نتائج هذا البحث من تصميم محفزات جديدة لإنتاج فعال ومستدام للهيدروجين الأخضر. يجري العمل بالفعل في UPC في المركز النوعي لأبحاث الهيدروجين لوضع هذه النتائج موضع التنفيذ. وشملت الدراسة أيضًا طالب الدكتوراه في UPC يوفين تشين وباحثين من المعهد الكاتالوني لعلوم النانو وتكنولوجيا النانو (ICN2).

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64377.php