Innovative Supercrystal Material Ushers New Era In Solar Energy Efficiency

Перевидано Платоном

читають: 0

Інноваційний суперкристалічний матеріал відкриває нову еру в ефективності сонячної енергії

Роберт Шрайбер

Берлін, Німеччина (SPX) 04 грудня 2023 р

Дослідники з Мюнхенського університету імені Людвіга Максиміліана (LMU) зробили значний стрибок у технології сонячної енергії, розробивши високоефективні наноструктури, які встановили новий світовий рекорд у виробництві зеленого водню за допомогою сонячного світла. Ця новаторська робота, детально описана в публікації в Nature Catalysis, відкриває нові шляхи для сонячних елементів і фотокаталізаторів.

Керівник дослідження, професор Еміліано Кортес з експериментальної фізики та перетворення енергії в LMU, застосував новий підхід до використання сонячної енергії. Занурюючись у нанокосмос, Кортес і його команда з Наноінституту LMU старанно працюють над створенням матеріальних рішень для більш ефективного використання сонячної енергії. «Там, де високоенергетичні частинки сонячного світла зустрічаються з атомними структурами, починаються наші дослідження», — заявляє Кортес, наголошуючи на інноваційному напрямку своєї роботи.

Команда зосередилася на подоланні проблеми «розбавленого» сонячного світла Землі, яке представляє нижчу енергію на площу. Традиційні сонячні панелі вирішують це, покриваючи великі площі, але підхід Кортеса інший. За підтримки кластера досконалості електронного перетворення, ініціативи Solar Technologies go Hybrid та Європейської дослідницької ради команда LMU розробила плазмонні наноструктури, які ефективніше концентрують сонячну енергію.

Одним із їхніх найпомітніших досягнень є двовимірний суперкристал, здатний генерувати водень із мурашиної кислоти за допомогою сонячного світла. Доктор Матіас Херран, ключовий дослідник проекту, пояснює: «Ми створюємо частинки з плазмонного металу, в даному випадку із золота, в діапазоні 10-200 нанометрів. У цьому масштабі взаємодія видимого світла з електронами золота значно посилюється». Ця взаємодія призводить до виникнення дуже локалізованих і сильних електричних полів, відомих як гарячі точки, між частинками золота. Наночастинки платини стратегічно розміщені в цих проміжках для ефективного перетворення мурашиної кислоти на водень.

Ефективність цього процесу неперевершена. Суперкристал може похвалитися швидкістю виробництва водню з мурашиної кислоти 139 мілімоль на годину на грам каталізатора, що наразі є світовим рекордом виробництва водню за допомогою сонячного світла. Цей прорив пропонує багатообіцяючу альтернативу традиційним методам виробництва водню, які переважно залежать від викопного палива, наприклад природного газу.

Інновація Кортеса та Еррана не лише є кроком у виробництві екологічно чистого водню, але й має потенціал для промислового застосування, наприклад, для перетворення CO2 на корисні речовини. Подвійна інтеграція плазмонних і каталітичних металів знаменує значний прогрес у розробці потужних фотокаталізаторів.

Наслідки цього дослідження є далекосяжними. Підвищуючи ефективність перетворення сонячної енергії та відкриваючи нові шляхи для виробництва відновлюваного водню, ця технологія стоїть на передньому краї екологічних енергетичних рішень. Робота команди LMU, заснована на нанотехнологіях і глибокому розумінні фотофізики, може прокласти шлях до більш ефективних і екологічно чистих енергетичних систем у всьому світі. Їх розробка матеріалу вже запатентована, що свідчить про сильну впевненість у його комерційній життєздатності та потенційному впливі на енергетичний сектор.

Звіт про дослідження:Плазмонні біметалічні двовимірні суперкристали для генерації Н2

Посилання

Центр нанонауки

Все про сонячну енергію на SolarDaily.com