Търсенето на екологично гориво ни води до водорода – универсален

Търсенето на екологично гориво ни води до водорода – повсеместен източник на сила с чисто изгаряне. Когато се изгаря, той създава единствено водна пара и топлота.

Освен екологичния си темперамент, изобилието от водород подхранва фантазиите за трансформиране на превоза, промишленостите и производството на електрическа енергия. И въпреки всичко капацитетът му зависи от превъзмогването на спънки като устойчивото произвеждане.

Водородът се създава най-често посредством изгаряне на природен газ. Този способ обаче не е доста резистентен заради отделяния въглероден диоксид по време на процеса и лимитираното доставяне с природен газ.

Учените изследват фото-електрохимичното разложение на водата за приемане на водород. Фото-електрохимичното разложение има капацитета да обезпечи резистентен и несметен източник на водород, без да разчита на изкопаеми горива. Въпреки това остават провокации при усъвършенстването на сходни технологии за успеваемост и мащабност, както и създаването на рентабилни системи.

Изследователи от Корея и Съединени американски щати са създали високоефективни фотоаноди, употребяващи органометални халидни перовскити (OHP) за фото-електрохимично разложение на вода.

Какво е фото-електрохимично разложение?

Този способ употребява слънчева сила за разложение на водата за приемане на водород и О2, произвеждайки нулеви директни излъчвания.

Когато фотони или частици светлина се сблъскат със профилирани материали, известни като фотоаноди, се задейства серия от събития. Водните молекули реагират на входящите фотони, като минават през следен и селективен развой, освобождавайки водород и О2.

Въпреки това, необятното използване на този метод е изправено пред ограничаване, произлизащо от дефицита на ефикасни фотоаноди, способни да катализират реакцията на обособяване на О2. Следващата стъпка се състои в това, че водните молекули се трансформират в О2 и протони.

Протоните са ключът тук. Те се насочват към катода (отрицателния електрод), където се комбинират с електрони от външна верига, с цел да образуват водороден газ.

Ефективността на тази реакция мощно въздейства върху цялостната продуктивност на фото-електрохимичното разложение на вода, което прави създаването на ефикасни фотоаноди главно предизвикателство за напредъка в осъществимостта и мащаба на производството на водород, ръководено от слънчева сила.

Органометални халидни перовскити идват на помощ

Органометалните халидни перовскити играят решаваща роля за повишение на успеваемостта на фото-електрохимичното разложение на вода. Тези материали се отличават с преобразуването на светлината в сила и са чудесни фотоаноди. Те всмукват светлината добре.

Способността на органометалните халидни перовскити да придвижват заряди и тяхната каталитична мощ оказват помощ за стимулиране на обособяване на О2. Органометалните халидни перовскити евентуално могат да създават ефикасни, икономични фотоаноди, като по този метод форсират устойчивото произвеждане на водород.

Въпреки това, органометалните халидни перовскити са изправени пред провокации като загуби, дължащи се на нерадиационна композиция и кинетика на мудна реакция, което попречва тяхната успеваемост.

За да преодолее това, изследователският екип възприе разумен метод към дизайна.

Те сътвориха основани на органометални халидни перовскити фотоаноди посредством въвеждане на пластове, които предотвратяват нежеланата загуба на частици, генерирани от светлина. Освен това, те включиха Ni3S2 (никелов сулфид) с желязо, материал с отлични каталитични свойства, с цел да подобрят скоростта, с която водата се трансформира в О2, намалявайки загубите, където фотоанодите срещат електролитите.

Този талантлив способ даде впечатляващи резултати. Допираните с желязо нови фотоаноди реализираха изключителна успеваемост от 12,79%, превъзхождайки предходните основани на на органометални халидни перовскити фотоаноди. Този пробив има капацитета да трансформира методите за произвеждане на водород, проправяйки пътя за по-ефективно и стабилно произвеждане на сила.

„ Нашето изследване дава визия за рационалния дизайн на високоефективни фотоаноди, основани на органометални халидни перовскити. Тази технология може да играе жизненоважна роля в развиването на водородната стопанска система и насърчаването на решения за устойчива сила “, акцентира доктор Сангхан Лий, водещият създател на проучването от Института за просвета и технологии в Куанджу.

Резултатите от изследването са оповестени в списание Advanced Energy Materials.