| 0 |
|
Синтетические аналоги зеленых листьев растений, способные производить энергию из солнечного света, воды и атмосферного углекислого газа, были бы идеальной альтернативой использованию ископаемого топлива.
Предложить путь решения одной из многочисленных проблем, мешающих воплощению в жизнь подобных устройств, смогли исследователи из Berkeley Lab, работающие в Объединенном центре искусственного фотосинтеза, JCAP (Joint Center for Artificial Photosynthesis).
JCAP является крупнейшей в США исследовательской программой, нацеленной на создание искусственной технологии преобразования солнечной энергии в топливо. Такое решение использует фотосинтез не для генерирования электричества, а для получения водородного топлива, что позволяет хранить и транспортировать энергию более эффективно. Цель проекта — система искусственного фотосинтеза, по меньшей мере, 10-кратно превосходящая по эффективности фотосинтез природный.
«Мы разработали метод соединения молекулярных катализаторов производства водорода, с полупроводником, поглощающим видимый свет, — заявил Гэри Мур (Gary Moore), химик подразделения физических биодисциплин Berkeley Lab и главный исследователь в JCAP. — Наши экспериментальные результаты показывают, что катализатор и светопоглотитель соединяются как структурно, так и функционально».
Подробности этого достижения изложены в публикации «Photofunctional Construct That Interfaces Molecular Cobalt-Based Catalysts for H2 Production to a Visible-Light-Absorbing Semiconductor», размещенной в Journal of the American Chemical Society (JACS).
В предшествующих работах катализаторы фиксировались на нефотоактивных подложках, что требовало для генерирования водорода прикладывать внешний электрический потенциал. Мур и его коллеги объединили светопоглощение и производство водорода в одном материале. «Мы можем генерировать топливо просто освещая наш фотокатод. Никакой внешней электрохимической стимуляции не требуется» — комментирует он.
Новая конструкция фотокатода состоит из полупроводника фосфида индия и молекулярного катализатора производства водорода, содержащего кобальт и относящегося к классу кобалоксимов. Фосфид индия способен улавливать значительно больше фотонов, чем полупроводники, поглощающие ультрафиолет, но он также известен своей нестабильностью при фотоэлектрохимических операциях.
Команда Мура установила, что покрытие поверхности фосфида пленкой полимера винилопиридина решает проблему нестабильности. Если же винилопиридит затем подвергается химической обработке катализатором-кобалоксимом, выход водорода существенно возрастает.
«Модульный аспект нашего метода делает возможным независимое модифицирование светопоглотителя, соединительного материала и катализатора, то есть, может быть адаптирован для использования с новыми катализаторами в структурированных фотокатодах, по мере того как будут делаться открытия и появляться новые материалы. Это может позволить нам, например, заменить катализаторы на драгоценных металлах, используемые сейчас во многих прототипах солнечно-топливных генераторов, на аналоги, сделанные из более распространенных на Земле элементов».
В настоящее время, Мур и коллеги изучают полупроводники, охватывающие более широкий диапазон спектра солнечного излучения, чем фосфид индия, и катализаторы, работающие быстрее при более низком электрическом потенциале. Они также планируют рассмотреть использование молекулярных катализаторов для уменьшения выхода двуокиси углерода.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
