革新的な超結晶材料が太陽エネルギー効率の新時代を到来

プラトン再発行

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革新的な超結晶材料が太陽エネルギー効率の新時代を拓く

ロバート・シュライバー著

ベルリン、ドイツ (SPX) 04 年 2023 月 XNUMX 日

ミュンヘンのルートヴィヒ・マクシミリアン大学（LMU）の研究者らは、太陽光を利用したグリーン水素製造の世界記録を樹立する高性能ナノ構造を開発し、太陽エネルギー技術で大きな飛躍を遂げた。この画期的な研究は、Nature Catarise 誌の出版物で詳細に説明されており、太陽電池と光触媒に新たな道を切り開きます。

研究を主導するLMUの実験物理学とエネルギー変換教授エミリアーノ・コルテスは、太陽エネルギーを利用する新しいアプローチを採用した。ナノコスモスに飛び込み、コルテス氏と LMU ナノ研究所のチームは、太陽エネルギーをより効率的に利用するための材料ソリューションの作成に熱心に取り組んできました。「太陽光の高エネルギー粒子が原子構造と出会うところから、私たちの研究が始まります」とコルテス氏は述べ、研究の革新的な方向性を強調しました。

研究チームは、面積あたりのエネルギーが低い、地球の「希釈された」太陽光の課題を克服することに重点を置いています。従来のソーラーパネルは広いエリアをカバーすることでこの問題に対処していましたが、コルテスのアプローチは異なります。電子変換クラスター・オブ・エクセレンス、ソーラー・テクノロジーズ・ゴー・ハイブリッド・イニシアチブ、および欧州研究評議会の支援を受けて、LMU チームは、太陽エネルギーをより効果的に集中させるプラズモニック・ナノ構造を開発しました。

彼らの最も注目すべき成果の 10 つは、太陽光を使用してギ酸から水素を生成できる二次元超結晶です。このプロジェクトの主要研究者であるマティアス・ヘラン博士は次のように説明しています。「私たちは、200～XNUMXナノメートルの範囲のプラズモニック金属、この場合は金から粒子を作成します。このスケールでは、可視光と金の電子の相互作用が大幅に強化されます。」この相互作用により、金粒子間にホットスポットとして知られる高度に局所的な強い電場が生じます。白金ナノ粒子はこれらの隙間に戦略的に配置され、ギ酸を効率的に水素に変換します。

このプロセスの効率は比類のないものです。この超結晶は、ギ酸からの水素生成速度が触媒 139 グラムあたり XNUMX 時間あたり XNUMX ミリモルであり、現在、太陽光を利用した水素生成の世界記録を保持しています。この画期的な進歩は、主に天然ガスなどの化石燃料に依存する従来の水素製造方法に代わる有望な方法を提供します。

Cortes 氏と Herran 氏のイノベーションは、グリーン水素製造における進歩を示すだけでなく、CO2 を使用可能な物質に変換するなど、産業用途の可能性も秘めています。プラズモニック金属と触媒金属の二重統合は、強力な光触媒の開発における大きな進歩を示しています。

この研究の影響は広範囲に及びます。太陽エネルギー変換の効率を高め、再生可能水素製造の新たな道を開くこの技術は、持続可能なエネルギーソリューションの最前線に立っています。ナノテクノロジーと光物理学の深い理解に裏付けられた LMU チームの研究は、世界中でより効果的で環境に優しいエネルギーシステムへの道を開く可能性があります。彼らの材料開発はすでに特許を取得しており、その商業的実現可能性とエネルギー分野への潜在的な影響に対する強い自信を示しています。

調査報告書：H2 生成のためのプラズモニックバイメタル二次元超結晶