חומר על גביש חדשני מוביל עידן חדש ביעילות אנרגית השמש

חומר על גביש חדשני מוביל עידן חדש ביעילות אנרגית השמש

מאת רוברט שרייבר

ברלין, גרמניה (SPX) 04 בדצמבר 2023

חוקרים מאוניברסיטת לודוויג מקסימיליאן במינכן (LMU) עשו קפיצת מדרגה משמעותית בטכנולוגיית אנרגיה סולארית, ופיתחו ננו-מבנים בעלי ביצועים גבוהים שקבעו שיא עולמי חדש בייצור מימן ירוק באמצעות אור שמש. עבודה פורצת דרך זו, המפורטת בפרסום ב- Nature Catalysis, פותחת אפיקים חדשים עבור תאים סולאריים ופוטו-זרזים.

מוביל המחקר, פרופסור אמיליאנו קורטס לפיזיקה ניסיונית והמרת אנרגיה ב-LMU, נקט בגישה חדשה לניצול אנרגיית השמש. צוללים לתוך הננוקוסמוס, קורטס והצוות שלו במכון הננו של LMU עבדו במרץ כדי ליצור פתרונות חומריים לשימוש יעיל יותר באנרגיה סולארית. "המקום שבו חלקיקים עתירי האנרגיה של אור השמש פוגשים מבנים אטומיים הוא המקום שבו המחקר שלנו מתחיל", קובע קורטס, ומדגיש את הכיוון החדשני של עבודתם.

ההתמקדות של הצוות הייתה להתגבר על האתגר של אור השמש ה"מדולל" של כדור הארץ, המציג אנרגיה נמוכה יותר לכל אזור. פאנלים סולאריים מסורתיים מטפלים בכך על ידי כיסוי שטחים גדולים, אך הגישה של קורטס שונה. בתמיכת אשכול המצוינות של ההמרה האלקטרונית, יוזמת Solar Technologies go Hybrid ומועצת המחקר האירופית, צוות LMU פיתח מבנים ננו פלסמוניים המרכזים את אנרגיית השמש בצורה יעילה יותר.

אחד ההישגים הבולטים שלהם הוא גביש-על דו-ממדי, המסוגל לייצר מימן מחומצה פורמית באמצעות אור השמש. ד"ר מטיאס הררן, חוקר מפתח בפרויקט, מסביר, "אנו יוצרים חלקיקים ממתכת פלסמונית, במקרה זה, זהב, בטווח של 10-200 ננומטר. בקנה מידה זה, האינטראקציה של האור הנראה עם האלקטרונים של הזהב מוגברת משמעותית". אינטראקציה זו גורמת לשדות חשמליים מאוד מקומיים וחזקים, הידועים כנקודות חמות, בין חלקיקי הזהב. חלקיקי ננו פלטינה ממוקמים אסטרטגית במרחבים הביניים הללו כדי להמיר חומצה פורמית למימן ביעילות.

היעילות של תהליך זה היא ללא תחרות. גביש העל מתהדר בקצב ייצור מימן מחומצה פורמית של 139 מילימול לשעה לגרם זרז, המחזיק כיום בשיא העולמי לייצור מימן באמצעות אור שמש. פריצת דרך זו מציעה אלטרנטיבה מבטיחה לשיטות ייצור המימן המסורתיות, הנשענות בעיקר על דלקים מאובנים כמו גז טבעי.

החדשנות של קורטס והרן לא רק מייצגת צעד בייצור מימן ירוק אלא גם טומנת בחובה פוטנציאל ליישומים תעשייתיים, כגון המרת CO2 לחומרים שמישים. האינטגרציה הכפולה של מתכות פלסמוניות וקטליטיות מסמנת התקדמות משמעותית בפיתוח של פוטו-זרזים חזקים.

ההשלכות של מחקר זה הן מרחיקות לכת. על ידי שיפור היעילות של המרת אנרגיה סולארית ופתיחת מסלולים חדשים לייצור מימן מתחדש, טכנולוגיה זו עומדת בחזית פתרונות אנרגיה בת קיימא. עבודת צוות LMU, בבסיס ננוטכנולוגיה והבנה עמוקה של פוטופיזיקה, עשויה לסלול את הדרך למערכות אנרגיה יעילות וידידותיות יותר לסביבה ברחבי העולם. הפיתוח החומרי שלהם כבר רשום בפטנט, מה שמעיד על אמון חזק בכדאיות המסחרית שלו ובהשפעה הפוטנציאלית על מגזר האנרגיה.

דו"ח מחקר:גבישי-על דו-ממדיים דו-ממדיים דו-מתכתיים פלסמונים לדור H2

קישורים קשורים

המרכז לננו-מדעים

הכל על אנרגיה סולארית באתר SolarDaily.com

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://www.solardaily.com/reports/Innovative_supercrystal_material_ushers_new_era_in_solar_energy_efficiency_999.html