Как фотоелектрохимията може да произведе чиста неограничена енергия
Фотоелектрохимията е научна дисциплинираност, която употребява правилата както на фотохимията, по този начин и на електрохимията за проучване на взаимоотношенията сред светлина и материали. Той е от значително значение за доста браншове на науката и технологиите, в това число основаването на възобновима сила.
Едно от най-важните му приложения
Преобразуването на слънчевата сила в електрическа или химическа сила е едно от най-важните приложения на фотоелектрохимията. Когато са изложени на слънчева светлина, фотоелектрохимичните кафези могат да създават електричество. В тези кафези фотоелектродът всмуква фотони, с цел да създаде двойки електрон-дупка, които могат да бъдат разграничени, с цел да произведат електрически ток.
Въпреки това, в предишното, фото-електрохимичните материали са били известни с неустойчивост, което прави тяхната полза в производството на електрическа енергия минимална. Сега проучвателен екип от университета в Хамбург, DESY и LMU Мюнхен може да е намерил решение на този проблем посредством задълбочено изследване и следствие.
Условията, позволяващи протичането на фотоелектрохимични процеси, са много сурови. Използването на слънчева радиация, използването на външно напрежение и съществуването на химически йони в електролита дефинират бързо разграждане на множеството фото-електрохимично дейни материали с течение на времето. Докато доста от тези феномени на разграждане към момента са значително незнайни, разкриването им съставлява основна стъпка към създаването на по-стабилни и ефикасни фотоелектрохимични материали.
Обясни в изказване доктор Франческо Кадео от университета в Хамбург.
Подход към проучването като на място на престъпление
Екипът третира процеса на фотоелектрохимия, като че ли е място на престъпление и употребява разнообразни техники, като спектроскопия и разпръскване на рентгенови лъчи, с цел да изследва атомното нареждане в тези съвременни материали. Те се стопираха на източника на рентгеново излъчване PETRA III в DESY заради неговата неповторима дарба да събира модели на разпръскване с висока времева разграничителна дарба.
Когато рентгеновите лъчи взаимодействат с повърхността на материала, цялата радиация се разпръсква под разнообразни ъгли, създавайки присъщи модели. При ниски ъгли моделите на разпръскване съдържат информация за външната форма на фотоелектрохимичния филм, до момента в който при по-високи ъгли тя разкрива атомната ѝ класификация. За да съберем и двете информации по едно и също време, използвахме два разнообразни детектора, които предоставиха извънредно изчерпателно показване на структурата на материала по време на фото-електрохимична интервенция.
Килиан Франк от LMU
С новото си схващане, добито от техните проучвания, в този момент те се надяват да усилят стабилността на фотоелектрохимичните процеси и да ги трансфорат в източник на чиста възобновима и може би неограничена сила.
Процесите могат да имат и разнообразни други приложения.
Екологичните приложения на фотоелектрохимията включват елиминиране на примеси и отрови от водата и въздуха. Органичните замърсители могат да бъдат разградени до по-малко рискови химикали посредством фотокаталитични процеси, ръководени от фотоелектрохимията.
И най-после, основаването на нови субстанции и катализатори с усъвършенствани благоприятни условия за усвояване на светлина и делене на заряда зависи в огромна степен от фотоелектрохимията. Целта на този тип проучване е да се основат материали, които са ефикасни при попиване на разнообразни дължини на светлинните талази.
Изследването е оповестено в списанието Angewandte Chemie.
Резюме на проучването
CuBi2O4 неотдавна се появи като обещаващ фотокатод за фотоелектрохимично (PEC) делене на водата. Въпреки това, бързото му разграждане по време на работа сега слага ограничаване за неговото приложение. Тук докладваме нов способ за проучване на метода на работа на интерфейса полупроводник-електролит по време на работа на PEC посредством повърхностно-чувствително високоенергийно рентгеново разпръскване. Откриваме, че бързото понижаване на генерираните фототокове корелира непосредствено с образуването на железна Bi фаза. Освен това демонстрираме, че по-бавното формиране на Cu, както и разтварянето на електрода в контакт с електролита, в допълнение въздействат върху интензивността и морфологията на CuBi2O4. Нашето изследване дава изчерпателна картина на механизмите на разграждане, засягащи CuBi2O4 електродите по време на работа, и слага методологичната основа за проучване на процесите на фотокорозия, засягащи необятен набор от PEC материали.
