Innovatief superkristalmateriaal luidt een nieuw tijdperk in op het gebied van zonne-energie-efficiëntie in

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Innovatief superkristalmateriaal luidt een nieuw tijdperk in op het gebied van zonne-energie-efficiëntie

van Robert Schreiber

Berlijn, Duitsland (SPX) 04 december 2023

Onderzoekers van de Ludwig Maximilian Universiteit van München (LMU) hebben een aanzienlijke sprong gemaakt in de zonne-energietechnologie door hoogwaardige nanostructuren te ontwikkelen die een nieuw wereldrecord vestigen in de productie van groene waterstof met behulp van zonlicht. Dit baanbrekende werk, beschreven in een publicatie in Nature Catalysis, opent nieuwe wegen voor zonnecellen en fotokatalysatoren.

Professor Emiliano Cortes, hoogleraar experimentele natuurkunde en energieconversie bij LMU, leidt het onderzoek en heeft een nieuwe benadering gekozen voor het benutten van zonne-energie. Cortes en zijn team van het Nano-Instituut van LMU duiken in de nanokosmos en hebben ijverig gewerkt aan het creëren van materiële oplossingen voor een efficiënter gebruik van zonne-energie. “Waar de hoogenergetische zonlichtdeeltjes atomaire structuren ontmoeten, begint ons onderzoek”, zegt Cortes, waarmee hij de innovatieve richting van hun werk benadrukt.

De focus van het team lag op het overwinnen van de uitdaging van het 'verdunde' zonlicht van de aarde, dat een lagere energie per gebied oplevert. Traditionele zonnepanelen pakken dit aan door grote gebieden te bestrijken, maar de aanpak van Cortes is anders. Met de steun van het e-conversiecluster van uitmuntendheid, het Solar Technologies go Hybrid-initiatief en de European Research Council heeft het LMU-team plasmonische nanostructuren ontwikkeld die zonne-energie effectiever concentreren.

Een van hun meest opmerkelijke prestaties is een tweedimensionaal superkristal, dat in staat is waterstof uit mierenzuur te genereren met behulp van zonlicht. Dr. Matias Herran, een belangrijke onderzoeker in het project, legt uit: “We creëren deeltjes uit een plasmonisch metaal, in dit geval goud, in het bereik van 10-200 nanometer. Op deze schaal wordt de interactie van zichtbaar licht met de elektronen van het goud aanzienlijk verbeterd.” Deze interactie resulteert in sterk gelokaliseerde en sterke elektrische velden, bekend als hotspots, tussen de gouddeeltjes. Platina-nanodeeltjes zijn strategisch in deze tussenruimten geplaatst om mierenzuur efficiënt in waterstof om te zetten.

De efficiëntie van dit proces is ongeëvenaard. Het superkristal heeft een waterstofproductiesnelheid uit mierenzuur van 139 millimol per uur per gram katalysator, waarmee het momenteel het wereldrecord voor waterstofproductie met behulp van zonlicht in handen heeft. Deze doorbraak biedt een veelbelovend alternatief voor de traditionele waterstofproductiemethoden, die voornamelijk afhankelijk zijn van fossiele brandstoffen zoals aardgas.

De innovatie van Cortes en Herran betekent niet alleen een stap voorwaarts in de groene waterstofproductie, maar biedt ook potentieel voor industriële toepassingen, zoals het omzetten van CO2 in bruikbare stoffen. De dubbele integratie van plasmonische en katalytische metalen markeert een aanzienlijke vooruitgang in de ontwikkeling van krachtige fotokatalysatoren.

De implicaties van dit onderzoek zijn verreikend. Door de efficiëntie van de omzetting van zonne-energie te verbeteren en nieuwe wegen te openen voor de productie van hernieuwbare waterstof, loopt deze technologie voorop op het gebied van duurzame energieoplossingen. Het werk van het LMU-team, ondersteund door nanotechnologie en een diep inzicht in de fotofysica, zou de weg kunnen vrijmaken voor effectievere en milieuvriendelijkere energiesystemen wereldwijd. Hun materiaalontwikkeling is al gepatenteerd, wat een teken is van een sterk vertrouwen in de commerciële levensvatbaarheid en potentiële impact op de energiesector.

Onderzoeksrapport:Plasmonische bimetaal tweedimensionale superkristallen voor H2-generatie

Gerelateerde Links

Centrum voor Nanowetenschappen

Alles over zonne-energie op SolarDaily.com