Innovativt superkristallmaterial inleder en ny era inom solenergieffektivitet

Innovativt superkristallmaterial inleder en ny era inom solenergieffektivitet

Tidsstämpel: 8 december 2023 6:13
Källnod: 3001726

Innovativt superkristallmaterial inleder en ny era inom solenergieffektivitet

av Robert Schreiber

Berlin, Tyskland (SPX) 04 december 2023

Forskare vid Ludwig Maximilian-universitetet i München (LMU) har tagit ett betydande steg inom solenergiteknik och utvecklat högpresterande nanostrukturer som sätter ett nytt världsrekord i produktion av grönt väte med hjälp av solljus. Detta banbrytande arbete, detaljerat i en publikation i Nature Catalysis, öppnar nya vägar för solceller och fotokatalysatorer.

Professor Emiliano Cortes i experimentell fysik och energiomvandling vid LMU, som leder forskningen, har tagit ett nytt tillvägagångssätt för att utnyttja solenergi. Cortes och hans team på LMU:s Nano-Institute har dykt ner i nanokosmos och har arbetat flitigt för att skapa materiallösningar för effektivare användning av solenergi. "Där högenergipartiklarna av solljus möter atomära strukturer är där vår forskning börjar," säger Cortes och betonar den innovativa inriktningen av deras arbete.

Teamets fokus har varit att övervinna utmaningen med jordens "utspädda" solljus, som ger en lägre energi per område. Traditionella solpaneler åtgärdar detta genom att täcka stora ytor, men Cortes tillvägagångssätt är annorlunda. Med stöd av e-conversion cluster of excellence, Solar Technologies go Hybrid-initiativet och European Research Council, har LMU-teamet utvecklat plasmoniska nanostrukturer som koncentrerar solenergin mer effektivt.

En av deras mest anmärkningsvärda prestationer är en tvådimensionell superkristall, som kan generera väte från myrsyra med solljus. Dr Matias Herran, en nyckelforskare i projektet, förklarar, "Vi skapar partiklar från en plasmonisk metall, i det här fallet guld, i intervallet 10-200 nanometer. I den här skalan förbättras interaktionen av synligt ljus med guldets elektroner avsevärt.” Denna interaktion resulterar i starkt lokaliserade och starka elektriska fält, kända som hotspots, mellan guldpartiklarna. Platinananopartiklar är strategiskt placerade i dessa mellanrum för att effektivt omvandla myrsyra till väte.

Effektiviteten av denna process är oöverträffad. Superkristallen har en väteproduktionshastighet från myrsyra på 139 millimol per timme per gram katalysator, vilket för närvarande innehar världsrekordet för väteproduktion med solljus. Detta genombrott erbjuder ett lovande alternativ till de traditionella metoderna för vätgasproduktion, huvudsakligen beroende av fossila bränslen som naturgas.

Cortes och Herrans innovation representerar inte bara ett steg i produktionen av grönt väte utan har också potential för industriella tillämpningar, som att omvandla CO2 till användbara ämnen. Den dubbla integrationen av plasmoniska och katalytiska metaller markerar ett betydande framsteg i utvecklingen av potenta fotokatalysatorer.

Konsekvenserna av denna forskning är långtgående. Genom att effektivisera solenergiomvandlingen och öppna nya vägar för förnybar väteproduktion, ligger denna teknik i framkanten av hållbara energilösningar. LMU-teamets arbete, underbyggt av nanoteknik och en djup förståelse för fotofysik, skulle kunna bana väg för mer effektiva och miljövänliga energisystem globalt. Deras materialutveckling har redan patenterats, vilket signalerar ett starkt förtroende för dess kommersiella livskraft och potentiella inverkan på energisektorn.

Forskningsrapport:Plasmoniska bimetalliska tvådimensionella superkristaller för H2-generering

Relaterade länkar

Center for NanoScience

Allt om solenergi på SolarDaily.com

Tidsstämpel:

Mer från Nanodaiy