Το καινοτόμο υπερκρυστάλλινο υλικό εισάγει νέα εποχή στην απόδοση της ηλιακής ενέργειας

Αναδημοσίευση από τον Πλάτωνα

Ακολουθούν: 0

Το καινοτόμο υπερκρυστάλλινο υλικό εγκαινιάζει μια νέα εποχή στην απόδοση της ηλιακής ενέργειας

από τον Robert Schreiber

Βερολίνο, Γερμανία (SPX) 04 Δεκεμβρίου 2023

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilian του Μονάχου (LMU) έκαναν ένα σημαντικό άλμα στην τεχνολογία ηλιακής ενέργειας, αναπτύσσοντας νανοδομές υψηλής απόδοσης που σημείωσαν νέο παγκόσμιο ρεκόρ στην παραγωγή πράσινου υδρογόνου χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως. Αυτό το πρωτοποριακό έργο, που περιγράφεται λεπτομερώς σε μια δημοσίευση στο Nature Catalysis, ανοίγει νέους δρόμους για ηλιακά κύτταρα και φωτοκαταλύτες.

Επικεφαλής της έρευνας, ο καθηγητής Emiliano Cortes πειραματικής φυσικής και μετατροπής ενέργειας στο LMU, έχει υιοθετήσει μια νέα προσέγγιση για την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας. Βουτώντας στον νανόκοσμο, ο Cortes και η ομάδα του στο Nano-Institute του LMU εργάζονται επιμελώς για τη δημιουργία υλικών λύσεων για πιο αποτελεσματική χρήση της ηλιακής ενέργειας. «Εκεί που τα σωματίδια υψηλής ενέργειας του ηλιακού φωτός συναντούν τις ατομικές δομές είναι όπου ξεκινά η έρευνά μας», δηλώνει ο Cortes, τονίζοντας την καινοτόμο κατεύθυνση της δουλειάς τους.

Η εστίαση της ομάδας ήταν να ξεπεράσει την πρόκληση του «αραιωμένου» ηλιακού φωτός της Γης, το οποίο παρουσιάζει χαμηλότερη ενέργεια ανά περιοχή. Τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα καλύπτοντας μεγάλες περιοχές, αλλά η προσέγγιση του Cortes είναι διαφορετική. Με την υποστήριξη του συμπλέγματος αριστείας e-conversion, της πρωτοβουλίας Solar Technologies go Hybrid και του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας, η ομάδα LMU έχει αναπτύξει πλασμονικές νανοδομές που συγκεντρώνουν την ηλιακή ενέργεια πιο αποτελεσματικά.

Ένα από τα πιο αξιοσημείωτα επιτεύγματά τους είναι ένας δισδιάστατος υπερκρύσταλλος, ικανός να παράγει υδρογόνο από μυρμηκικό οξύ χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως. Ο Δρ Matias Herran, βασικός ερευνητής στο έργο, εξηγεί: «Δημιουργούμε σωματίδια από ένα πλασμονικό μέταλλο, στην περίπτωση αυτή, χρυσό, στην περιοχή από 10-200 νανόμετρα. Σε αυτή την κλίμακα, η αλληλεπίδραση του ορατού φωτός με τα ηλεκτρόνια του χρυσού ενισχύεται σημαντικά». Αυτή η αλληλεπίδραση οδηγεί σε εξαιρετικά εντοπισμένα και ισχυρά ηλεκτρικά πεδία, γνωστά ως hotspots, μεταξύ των σωματιδίων χρυσού. Τα νανοσωματίδια πλατίνας τοποθετούνται στρατηγικά σε αυτούς τους ενδιάμεσους χώρους για να μετατρέψουν αποτελεσματικά το μυρμηκικό οξύ σε υδρογόνο.

Η αποτελεσματικότητα αυτής της διαδικασίας είναι απαράμιλλη. Ο υπερκρύσταλλος μπορεί να υπερηφανεύεται για ρυθμό παραγωγής υδρογόνου από μυρμηκικό οξύ 139 millimoles ανά ώρα ανά γραμμάριο καταλύτη, κατέχοντας επί του παρόντος το παγκόσμιο ρεκόρ παραγωγής υδρογόνου με χρήση ηλιακού φωτός. Αυτή η ανακάλυψη προσφέρει μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής υδρογόνου, που εξαρτώνται κυρίως από ορυκτά καύσιμα όπως το φυσικό αέριο.

Η καινοτομία των Cortes και Herran όχι μόνο αντιπροσωπεύει ένα άλμα στην παραγωγή πράσινου υδρογόνου, αλλά έχει επίσης δυνατότητες για βιομηχανικές εφαρμογές, όπως η μετατροπή του CO2 σε χρησιμοποιήσιμες ουσίες. Η διπλή ενσωμάτωση πλασμονικών και καταλυτικών μετάλλων σηματοδοτεί μια σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη ισχυρών φωτοκαταλυτών.

Οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας είναι εκτενείς. Ενισχύοντας την αποτελεσματικότητα της μετατροπής της ηλιακής ενέργειας και ανοίγοντας νέους δρόμους για την παραγωγή ανανεώσιμων πηγών υδρογόνου, αυτή η τεχνολογία βρίσκεται στην πρώτη γραμμή των λύσεων βιώσιμης ενέργειας. Το έργο της ομάδας LMU, που υποστηρίζεται από τη νανοτεχνολογία και τη βαθιά κατανόηση της φωτοφυσικής, θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για πιο αποτελεσματικά και φιλικά προς το περιβάλλον ενεργειακά συστήματα παγκοσμίως. Η υλική ανάπτυξή τους έχει ήδη κατοχυρωθεί με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, σηματοδοτώντας μια ισχυρή εμπιστοσύνη στην εμπορική βιωσιμότητά του και τον πιθανό αντίκτυπό του στον ενεργειακό τομέα.

Αναφορά έρευνας:Πλασμονικοί διμεταλλικοί δισδιάστατοι υπερκρυστάλλοι για παραγωγή Η2

Σχετικοί Σύνδεσμοι

Κέντρο Νανοεπιστήμης

Όλα για την ηλιακή ενέργεια στο SolarDaily.com