مواد ابرکریستالی نوآورانه عصر جدیدی را در بهره وری انرژی خورشیدی آغاز می کند

مواد ابرکریستالی نوآورانه عصر جدیدی را در بهره وری انرژی خورشیدی آغاز می کند

تمبر زمان: 8 دسامبر 2023، 6:13 صبح
گره منبع: 3001726

مواد ابرکریستالی نوآورانه عصر جدیدی را در بهره وری انرژی خورشیدی آغاز می کند

توسط رابرت شرایبر

برلین، آلمان (SPX) 04 دسامبر 2023

محققان دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ (LMU) جهش قابل توجهی در فناوری انرژی خورشیدی داشته اند و نانوساختارهایی با کارایی بالا توسعه داده اند که رکورد جهانی جدیدی را در تولید هیدروژن سبز با استفاده از نور خورشید به ثبت رسانده اند. این کار پیشگامانه که در نشریه ای در Nature Catalysis به تفصیل شرح داده شده است، راه های جدیدی را برای سلول های خورشیدی و فوتوکاتالیست ها باز می کند.

پروفسور امیلیانو کورتس از فیزیک تجربی و تبدیل انرژی در LMU که رهبری این تحقیق را بر عهده دارد، رویکرد جدیدی را برای استفاده از انرژی خورشیدی اتخاذ کرده است. کورتس و تیمش در موسسه نانو LMU با غواصی در کیهان نانو، سخت کوشیده اند تا راه حل های مادی برای استفاده کارآمدتر از انرژی خورشیدی ایجاد کنند. کورتس با تاکید بر جهت گیری خلاقانه کار خود می گوید: «جایی که ذرات پر انرژی نور خورشید با ساختارهای اتمی برخورد می کنند، همان جایی است که تحقیقات ما آغاز می شود.

تمرکز این تیم بر روی غلبه بر چالش نور خورشید "رقیق" زمین بوده است که انرژی کمتری را در هر منطقه ارائه می دهد. پنل های خورشیدی سنتی با پوشش مناطق بزرگ به این موضوع رسیدگی می کنند، اما رویکرد کورتس متفاوت است. تیم LMU با حمایت از خوشه تبدیل الکترونیکی برتر، ابتکار Solar Technologies go Hybrid، و شورای تحقیقات اروپا، نانوساختارهای پلاسمونیکی را توسعه داده است که انرژی خورشیدی را به طور مؤثرتری متمرکز می کند.

یکی از برجسته ترین دستاوردهای آنها یک ابر کریستال دو بعدی است که قادر به تولید هیدروژن از اسید فرمیک با استفاده از نور خورشید است. دکتر ماتیاس هران، محقق کلیدی این پروژه، توضیح می‌دهد: «ما ذرات را از یک فلز پلاسمونیک، در این مورد، طلا، در محدوده 10 تا 200 نانومتر ایجاد می‌کنیم. در این مقیاس، برهمکنش نور مرئی با الکترون های طلا به طور قابل توجهی افزایش می یابد. این فعل و انفعال منجر به میدان های الکتریکی بسیار موضعی و قوی می شود که به عنوان هات اسپات شناخته می شوند، بین ذرات طلا. نانوذرات پلاتین به صورت استراتژیک در این فضاها قرار می گیرند تا اسید فرمیک را به طور موثر به هیدروژن تبدیل کنند.

کارایی این فرآیند بی نظیر است. این ابر کریستال دارای نرخ تولید هیدروژن از اسید فرمیک 139 میلی مول در ساعت در هر گرم کاتالیزور است که در حال حاضر رکورد جهانی تولید هیدروژن با استفاده از نور خورشید را در اختیار دارد. این پیشرفت یک جایگزین امیدوارکننده برای روش های سنتی تولید هیدروژن ارائه می دهد که عمدتاً به سوخت های فسیلی مانند گاز طبیعی متکی است.

نوآوری کورتس و هران نه تنها نشان دهنده یک گام در تولید هیدروژن سبز است، بلکه پتانسیلی برای کاربردهای صنعتی مانند تبدیل CO2 به مواد قابل استفاده دارد. ادغام دوگانه فلزات پلاسمونیک و کاتالیزوری نشان دهنده پیشرفت قابل توجهی در توسعه فوتوکاتالیست های قوی است.

پیامدهای این تحقیق بسیار گسترده است. با افزایش کارایی تبدیل انرژی خورشیدی و باز کردن مسیرهای جدید برای تولید هیدروژن تجدیدپذیر، این فناوری در خط مقدم راه حل های انرژی پایدار قرار دارد. کار تیم LMU، که زیربنای فناوری نانو و درک عمیق فتوفیزیک است، می تواند راه را برای سیستم های انرژی موثرتر و سازگار با محیط زیست در سطح جهانی هموار کند. توسعه مواد آنها قبلاً به ثبت رسیده است، که نشان دهنده اعتماد قوی به قابلیت تجاری و تأثیر بالقوه آن بر بخش انرژی است.

گزارش تحقیق:ابربلورهای دوبعدی دو فلزی پلاسمونیک برای نسل H2

لینک های مرتبط

مرکز علوم نانو

همه چیز درباره انرژی خورشیدی در SolarDaily.com

تمبر زمان:

بیشتر از نانودای