Vật liệu siêu tinh thể cải tiến mở ra kỷ nguyên mới về hiệu quả năng lượng mặt trời

Vật liệu siêu tinh thể cải tiến mở ra kỷ nguyên mới về hiệu quả năng lượng mặt trời

Dấu thời gian: Ngày 8 tháng 2023 năm 6 13:XNUMX sáng
Nút nguồn: 3001726

Vật liệu siêu tinh thể cải tiến mở ra kỷ nguyên mới về hiệu quả năng lượng mặt trời

bởi Robert Schreiber

Berlin, Đức (SPX) 04/2023/XNUMX

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Ludwig Maximilian ở Munich (LMU) đã đạt được bước nhảy vọt đáng kể trong công nghệ năng lượng mặt trời, phát triển các cấu trúc nano hiệu suất cao, lập kỷ lục thế giới mới về sản xuất hydro xanh bằng ánh sáng mặt trời. Công trình đột phá này được trình bày chi tiết trong ấn phẩm đăng trên tạp chí Nature Catalysis, mở ra con đường mới cho pin mặt trời và chất xúc tác quang.

Dẫn đầu nghiên cứu, Giáo sư Emiliano Cortes về vật lý thực nghiệm và chuyển đổi năng lượng tại LMU, đã thực hiện một cách tiếp cận mới để khai thác năng lượng mặt trời. Đi sâu vào vũ trụ nano, Cortes và nhóm của ông tại Viện Nano của LMU đã làm việc chăm chỉ để tạo ra các giải pháp vật liệu giúp sử dụng năng lượng mặt trời hiệu quả hơn. “Nơi các hạt năng lượng cao của ánh sáng mặt trời gặp cấu trúc nguyên tử là nơi nghiên cứu của chúng tôi bắt đầu,” Cortes tuyên bố, nhấn mạnh hướng đổi mới trong công việc của họ.

Trọng tâm của nhóm là vượt qua thách thức về ánh sáng mặt trời 'pha loãng' của Trái đất, tạo ra năng lượng thấp hơn trên mỗi khu vực. Các tấm pin mặt trời truyền thống giải quyết vấn đề này bằng cách bao phủ các khu vực rộng lớn, nhưng cách tiếp cận của Cortes thì khác. Với sự hỗ trợ của cụm chuyển đổi điện tử xuất sắc, sáng kiến ​​Solar Technologies go Hybrid và Hội đồng nghiên cứu châu Âu, nhóm LMU đã phát triển các cấu trúc nano plasmonic tập trung năng lượng mặt trời hiệu quả hơn.

Một trong những thành tựu đáng chú ý nhất của họ là siêu tinh thể hai chiều, có khả năng tạo ra hydro từ axit formic bằng ánh sáng mặt trời. Tiến sĩ Matias Herran, nhà nghiên cứu chủ chốt của dự án, giải thích: “Chúng tôi tạo ra các hạt từ kim loại plasmonic, trong trường hợp này là vàng, trong phạm vi 10-200 nanomet. Ở quy mô này, sự tương tác của ánh sáng khả kiến ​​với các electron của vàng được tăng cường đáng kể.” Sự tương tác này tạo ra điện trường mạnh và có tính cục bộ cao, được gọi là điểm nóng, giữa các hạt vàng. Các hạt nano bạch kim được đặt một cách chiến lược trong các không gian giao nhau này để chuyển đổi axit formic thành hydro một cách hiệu quả.

Hiệu quả của quá trình này là vô song. Siêu tinh thể này tự hào có tốc độ sản xuất hydro từ axit formic là 139 milimol/giờ trên mỗi gram chất xúc tác, hiện đang giữ kỷ lục thế giới về sản xuất hydro bằng ánh sáng mặt trời. Bước đột phá này mang lại giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho các phương pháp sản xuất hydro truyền thống, chủ yếu dựa vào nhiên liệu hóa thạch như khí tự nhiên.

Sự đổi mới của Cortes và Herran không chỉ thể hiện một bước tiến trong sản xuất hydro xanh mà còn có tiềm năng cho các ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như chuyển đổi CO2 thành các chất có thể sử dụng được. Sự tích hợp kép của kim loại plasmonic và xúc tác đánh dấu một bước tiến đáng kể trong việc phát triển các chất xúc tác quang mạnh.

Ý nghĩa của nghiên cứu này là rất sâu rộng. Bằng cách nâng cao hiệu quả chuyển đổi năng lượng mặt trời và mở ra những con đường mới để sản xuất hydro tái tạo, công nghệ này đi đầu trong các giải pháp năng lượng bền vững. Công việc của nhóm LMU, được củng cố bởi công nghệ nano và sự hiểu biết sâu sắc về quang vật lý, có thể mở đường cho các hệ thống năng lượng hiệu quả hơn và thân thiện với môi trường hơn trên toàn cầu. Sự phát triển vật liệu của họ đã được cấp bằng sáng chế, báo hiệu sự tin tưởng mạnh mẽ vào khả năng tồn tại về mặt thương mại và tác động tiềm tàng của nó đối với lĩnh vực năng lượng.

Báo cáo nghiên cứu:Siêu tinh thể hai chiều lưỡng kim plasmonic cho thế hệ H2

Liên kết liên quan

Trung tâm Khoa học Nano

Tất cả về năng lượng mặt trời tại SolarDaily.com

Dấu thời gian:

Thêm từ Nanodaiy