วัสดุซูเปอร์คริสตัลที่เป็นนวัตกรรมนำยุคใหม่แห่งประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์

วัสดุซูเปอร์คริสตัลที่เป็นนวัตกรรมนำยุคใหม่แห่งประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์

Time Stamp: 8 ธันวาคม 2023 6:13 น.
โหนดต้นทาง: 3001726

วัสดุซูเปอร์คริสตัลที่เป็นนวัตกรรมนำยุคใหม่แห่งประสิทธิภาพพลังงานแสงอาทิตย์

โดย โรเบิร์ต ชไรเบอร์

เบอร์ลิน เยอรมนี (SPX) 04 ธ.ค. 2023

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Ludwig Maximilian แห่งมิวนิก (LMU) ก้าวกระโดดครั้งสำคัญในด้านเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ โดยพัฒนาโครงสร้างนาโนประสิทธิภาพสูงที่สร้างสถิติโลกใหม่ในการผลิตไฮโดรเจนสีเขียวโดยใช้แสงแดด งานที่ก้าวล้ำนี้มีรายละเอียดอยู่ในสิ่งพิมพ์ใน Nature Catalysis เปิดช่องทางใหม่สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์และตัวเร่งปฏิกิริยาโฟโตคะตาลิสต์

ศาสตราจารย์เอมิเลียโน คอร์เตส จากฟิสิกส์ทดลองและการแปลงพลังงานที่ LMU ซึ่งเป็นผู้นำการวิจัย ได้ใช้แนวทางใหม่ในการควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ การดำน้ำลึกเข้าไปในนาโนคอสมอส Cortes และทีมงานของเขาที่ Nano-Institute ของ LMU ได้ทำงานอย่างขยันขันแข็งเพื่อสร้างโซลูชันวัสดุสำหรับการใช้พลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น “จุดที่อนุภาคพลังงานสูงของแสงอาทิตย์มาบรรจบกับโครงสร้างอะตอมคือจุดเริ่มต้นของการวิจัยของเรา” Cortes กล่าวโดยเน้นย้ำถึงทิศทางที่เป็นนวัตกรรมในการทำงานของพวกเขา

ทีมงานมุ่งเน้นไปที่การเอาชนะความท้าทายของแสงแดดที่ 'เจือจาง' ของโลก ซึ่งให้พลังงานต่อพื้นที่ต่ำกว่า แผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมแก้ไขปัญหานี้โดยครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ แต่แนวทางของ Cortes นั้นแตกต่างออกไป ด้วยการสนับสนุนของกลุ่มความเป็นเลิศการแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ Solar Technologies ก้าวไปสู่โครงการริเริ่มแบบไฮบริด และสภาวิจัยแห่งยุโรป ทีมงาน LMU ได้พัฒนาโครงสร้างนาโนพลาสโมนิกที่รวมพลังงานแสงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

หนึ่งในความสำเร็จที่โดดเด่นที่สุดของพวกเขาคือซูเปอร์คริสตัลสองมิติที่สามารถสร้างไฮโดรเจนจากกรดฟอร์มิกโดยใช้แสงแดด ดร. Matias Herran นักวิจัยหลักของโครงการนี้ อธิบายว่า "เราสร้างอนุภาคจากโลหะพลาสโมนิก ซึ่งในกรณีนี้คือทองคำ ในช่วง 10-200 นาโนเมตร ในระดับนี้ ปฏิกิริยาระหว่างแสงที่มองเห็นกับอิเล็กตรอนของทองคำจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ" ปฏิสัมพันธ์นี้ส่งผลให้เกิดสนามไฟฟ้าที่มีตำแหน่งสูงและแรงมาก ซึ่งเรียกว่าฮอตสปอตระหว่างอนุภาคทองคำ อนุภาคนาโนแพลตตินัมถูกวางอย่างมีกลยุทธ์ในช่องว่างเหล่านี้เพื่อแปลงกรดฟอร์มิกเป็นไฮโดรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพของกระบวนการนี้ไม่มีใครเทียบได้ ซูเปอร์คริสตัลมีอัตราการผลิตไฮโดรเจนจากกรดฟอร์มิก 139 มิลลิโมลต่อชั่วโมงต่อตัวเร่งปฏิกิริยากรัม ซึ่งปัจจุบันสร้างสถิติโลกในการผลิตไฮโดรเจนโดยใช้แสงแดด ความก้าวหน้าครั้งนี้นำเสนอทางเลือกที่น่าหวังแทนวิธีการผลิตไฮโดรเจนแบบดั้งเดิม ซึ่งส่วนใหญ่พึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ก๊าซธรรมชาติ

นวัตกรรมของ Cortes และ Herran ไม่เพียงแต่แสดงถึงความก้าวหน้าในการผลิตไฮโดรเจนที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม แต่ยังรักษาศักยภาพในการใช้งานทางอุตสาหกรรม เช่น การเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสารที่ใช้งานได้ การบูรณาการแบบคู่ของโลหะพลาสโมนิกและตัวเร่งปฏิกิริยาถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาโฟโตคะตาลิสต์ที่มีศักยภาพ

ความหมายของการวิจัยนี้มีขอบเขตกว้างขวาง ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์และเปิดเส้นทางใหม่สำหรับการผลิตไฮโดรเจนหมุนเวียน เทคโนโลยีนี้จึงยืนอยู่แถวหน้าของโซลูชั่นพลังงานที่ยั่งยืน งานของทีม LMU ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากนาโนเทคโนโลยีและความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับโฟโตฟิสิกส์สามารถปูทางไปสู่ระบบพลังงานที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมทั่วโลก การพัฒนาวัสดุของพวกเขาได้รับการจดสิทธิบัตรแล้ว ซึ่งส่งสัญญาณถึงความมั่นใจอย่างมากต่อศักยภาพทางการค้าและผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อภาคพลังงาน

รายงานการวิจัย:ซูเปอร์คริสตัลสองมิติแบบไบเมทัลลิกของพลาสโมนิกสำหรับการสร้าง H2

ลิงก์ที่เกี่ยวข้อง

ศูนย์นาโนวิทยาศาสตร์

ทั้งหมดเกี่ยวกับพลังงานแสงอาทิตย์ที่ SolarDaily.com

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก นาโนไดอิ