Az innovatív szuperkristályos anyagok új korszakot nyitnak a napenergia-hatékonyság terén

Újra kiadta Platón

Követő: 0

Az innovatív szuperkristály anyag új korszakot nyit a napenergia-hatékonyságban

írta Robert Schreiber

Berlin, Németország (SPX), 04. december 2023

A müncheni Ludwig Maximilian Egyetem (LMU) kutatói jelentős ugrást tettek a napenergia-technológiában, és olyan nagy teljesítményű nanostruktúrákat fejlesztettek ki, amelyek új világrekordot döntöttek a napfény felhasználásával történő zöld hidrogéntermelésben. Ez az úttörő munka, amelyet a Nature Catalysis című kiadványban részleteznek, új utakat nyit a napelemek és a fotokatalizátorok előtt.

A kutatást vezető Emiliano Cortes, az LMU kísérleti fizikájának és energiaátalakításának professzora új megközelítést alkalmazott a napenergia hasznosítására. A nanokozmoszba merülve Cortes és csapata az LMU Nano-Institute-jánál szorgalmasan dolgozik azon, hogy anyagi megoldásokat hozzanak létre a napenergia hatékonyabb felhasználására. „Ahol a napfény nagyenergiájú részecskéi találkoznak az atomszerkezetekkel, ott kezdődik a kutatásunk” – szögezi le Cortes, hangsúlyozva munkájuk innovatív irányát.

A csapat arra összpontosított, hogy leküzdje a Föld „hígított” napfényének kihívását, amely területenként alacsonyabb energiát jelent. A hagyományos napelemek ezt úgy kezelik, hogy nagy területeket fednek le, de Cortes megközelítése más. Az e-konverziós kiválósági klaszter, a Solar Technologies go Hybrid kezdeményezés és az Európai Kutatási Tanács támogatásával az LMU csapata plazmonikus nanostruktúrákat fejlesztett ki, amelyek hatékonyabban koncentrálják a napenergiát.

Egyik legfigyelemreméltóbb vívmányuk egy kétdimenziós szuperkristály, amely napfény segítségével hangyasavból hidrogént képes előállítani. Dr. Matias Herran, a projekt egyik kulcsfontosságú kutatója elmagyarázza: „Plazmonikus fémből, jelen esetben aranyból, 10-200 nanométeres tartományba eső részecskéket hozunk létre. Ebben a léptékben a látható fény kölcsönhatása az arany elektronjaival jelentősen megnő. Ez a kölcsönhatás erősen lokalizált és erős elektromos mezőket, úgynevezett hotspotokat eredményez az aranyrészecskék között. A platina nanorészecskék stratégiailag ezekben a térközökben vannak elhelyezve, hogy a hangyasavat hatékonyan hidrogénné alakítsák át.

Ennek a folyamatnak a hatékonysága páratlan. A szuperkristály hangyasavból 139 millimól/óra hidrogéntermelési sebességgel büszkélkedhet grammonként katalizátoronként, ami jelenleg a napfény felhasználásával végzett hidrogéntermelés világrekordja. Ez az áttörés ígéretes alternatívát kínál a hagyományos hidrogéntermelési módszerekhez képest, amelyek túlnyomórészt fosszilis tüzelőanyagokra, például földgázra támaszkodnak.

A Cortes és a Herran innovációja nemcsak a zöld hidrogén-termelésben jelent előrelépést, hanem ipari alkalmazásokban is rejlik, mint például a CO2 használható anyagokká történő átalakítása. A plazmonikus és katalitikus fémek kettős integrációja jelentős előrelépést jelent a hatékony fotokatalizátorok fejlesztésében.

Ennek a kutatásnak a következményei messzemenőek. A napenergia-átalakítás hatékonyságának növelésével és a megújuló hidrogéntermelés új utak megnyitásával ez a technológia a fenntartható energetikai megoldások élvonalába tartozik. Az LMU csapatának a nanotechnológiára és a fotofizika mélyreható ismeretére alapozott munkája kikövezheti az utat a hatékonyabb és környezetbarátabb energiarendszerek felé világszerte. Anyagfejlesztésüket már szabadalmaztatták, ami azt jelzi, hogy erős bizalom van a kereskedelmi életképességébe és az energiaszektorra gyakorolt lehetséges hatásba.

Kutatási jelentés:Plazmonikus bimetál kétdimenziós szuperkristályok H2 generálásához

Kapcsolódó linkek

Nanotudományi központ

Minden a napenergiáról a SolarDaily.com oldalon