Inovativni superkristalni material uvaja novo dobo na področju učinkovitosti sončne energije

Ponovno objavil Platon

Spremljevalci: 0

Inovativni superkristalni material uvaja novo dobo učinkovitosti sončne energije

avtorja Robert Schreiber

Berlin, Nemčija (SPX) 04. december 2023

Raziskovalci na Univerzi Ludwiga Maximiliana v Münchnu (LMU) so naredili pomemben preskok v tehnologiji sončne energije in razvili visoko zmogljive nanostrukture, ki so postavile nov svetovni rekord v proizvodnji zelenega vodika z uporabo sončne svetlobe. To prelomno delo, podrobno opisano v publikaciji v Nature Catalysis, odpira nove poti za sončne celice in fotokatalizatorje.

Vodja raziskave, profesor Emiliano Cortes iz eksperimentalne fizike in pretvorbe energije na LMU, je sprejel nov pristop k izkoriščanju sončne energije. Ko se potapljajo v nanokozmos, Cortes in njegova ekipa na Nano-inštitutu LMU marljivo delajo na ustvarjanju materialnih rešitev za učinkovitejšo uporabo sončne energije. »Naše raziskave se začnejo, kjer se visokoenergijski delci sončne svetlobe srečajo z atomskimi strukturami,« navaja Cortes in poudarja inovativno usmeritev njihovega dela.

Ekipa se je osredotočila na premagovanje izziva 'razredčene' sončne svetlobe Zemlje, ki predstavlja nižjo energijo na območje. Tradicionalni sončni kolektorji to rešujejo tako, da pokrivajo velika območja, vendar je Cortesov pristop drugačen. S podporo grozda odličnosti za e-pretvorbo, pobude Solar Technologies go Hybrid in Evropskega raziskovalnega sveta je skupina LMU razvila plazmonične nanostrukture, ki učinkoviteje koncentrirajo sončno energijo.

Eden njihovih najpomembnejših dosežkov je dvodimenzionalni superkristal, ki je sposoben generirati vodik iz mravljične kisline z uporabo sončne svetlobe. Dr. Matias Herran, ključni raziskovalec v projektu, pojasnjuje: »Ustvarjamo delce iz plazmonične kovine, v tem primeru zlata, v območju 10–200 nanometrov. V tem obsegu je interakcija vidne svetlobe z elektroni zlata znatno izboljšana. Posledica te interakcije so visoko lokalizirana in močna električna polja, znana kot vroče točke, med delci zlata. Nanodelci platine so strateško postavljeni v te vmesne prostore za učinkovito pretvorbo mravljinčne kisline v vodik.

Učinkovitost tega postopka je neprimerljiva. Superkristal se ponaša s stopnjo proizvodnje vodika iz mravljinčne kisline 139 milimolov na uro na gram katalizatorja, kar trenutno drži svetovni rekord v proizvodnji vodika z uporabo sončne svetlobe. Ta preboj ponuja obetavno alternativo tradicionalnim metodam proizvodnje vodika, ki so pretežno odvisne od fosilnih goriv, kot je zemeljski plin.

Inovacija Cortesa in Herrana ne predstavlja samo napredka v proizvodnji zelenega vodika, ampak ima tudi potencial za industrijsko uporabo, kot je pretvorba CO2 v uporabne snovi. Dvojna integracija plazmoničnih in katalitskih kovin pomeni pomemben napredek pri razvoju močnih fotokatalizatorjev.

Posledice te raziskave so daljnosežne. S povečanjem učinkovitosti pretvorbe sončne energije in odpiranjem novih poti za proizvodnjo vodika iz obnovljivih virov je ta tehnologija v ospredju rešitev za trajnostno energijo. Delo ekipe LMU, podprto z nanotehnologijo in globokim razumevanjem fotofizike, bi lahko utrlo pot učinkovitejšim in okolju prijaznejšim energetskim sistemom po vsem svetu. Njihov materialni razvoj je že patentiran, kar kaže na močno zaupanje v njegovo komercialno upravičenost in potencialni vpliv na energetski sektor.

Raziskovalno poročilo:Plazmonski bimetalni dvodimenzionalni superkristali za generacijo H2

Sorodne povezave

Center za nanoznanost

Vse o sončni energiji na SolarDaily.com