Новое покрытие стало прорывом в области водородного топлива

Coatings Today
15.03.2021 200

Фотокатализ с использованием частиц в воде — перспективная технология получения топлива из солнечного света. Однако, чтобы производить такое солнечное топливо дешево и в большом количестве требуются полупроводники, которые хоть и эффективны, но подвержены коррозии.

Последнее достижение лаборатории Шу Ху, доцента кафедры химических и экологических технологий, позволяет решить эту проблему благодаря первому в своем роде покрытию. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Для систем расщепления воды (на водород и кислород) требуются полупроводниковые материалы с узкими запрещенными зонами (свойство, позволяющее поглощать больше солнечного света), которые эффективно преобразуют солнечную энергию в химическую. Хотя эти материалы легко могут поглощать солнечный свет, все они корродируют при облучении светом (самовосстановление или самоокисление). Более полувека ученые бились над решением этой проблемы. Стратегии защиты этих материалов, как правило, предполагали ограничение их способности разделять заряды отрицательных электронов и электронных дырок, процесс, необходимый для фотокатализа, но более труднодостижимый, чем для других систем, таких как солнечные элементы. Обычно специально разработанные для этих систем покрытия защищают только один из двух электродов системы (катод или анод), что ограничивает перенос либо электрона, либо дырки, но не обоих сразу.

“Занимаясь получением фотокатализатора нового типа для коэволюции двух реакций, мы знали, что нам нужно обеспечить перенос двух зарядов, генерируемых в светопоглощающем материале (фотопоглотитель), через покрытие, чтобы получить восстановительные и окислительные реакционные области на поверхности, в которых электроны либо, добавляются, либо удаляются”, — говорит Ху.

Тяньшуо Чжао, ведущий автор исследования, говорит, что создание покрытия, которое позволило бы протекать обеим реакциям, может стать огромны шагом вперед. Успешное решение этой задачи “на порядок повысило бы эффективность преобразования солнечной энергии в водород”.

“Мы разработали очень эффективную стратегию защиты узкозонных полупроводников, стабилизируя их в процессе фотореакций, что потребовало большего, чем предлагал традиционный подход”, — говорит доктор Чжао, научный сотрудник лаборатории Ху.

Ученые создали покрытие толщиной 3 нм Созданное в лаборатории Ху покрытие из оксида титана конформно инкапсулирует фотопоглотитель. Металлические наночастицы служат в качестве сокатализатора. Такая структура позволяет фотокатализатору одновременно участвовать в разных реакциях в зоне сокатализатора и на открытой поверхности покрытия. Система может быть быстро масштабирована и уже достигла рекордно высокой эффективности преобразования энергии 1,7% для узкозонных полупроводников, оставаясь стабильной более 150 часов, что намного дольше по сравнению с другими системами из аналогичных материалов.

“Сочетание покрытий и сокатализаторов обеспечивает отдельный перенос электронов и дырок через покрытие с минимальной рекомбинацией", — объясняет Ху. "Благодаря этому работают такие генераторы солнечного топлива на основе частиц”.

Источник: Yale University

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Новое водоотталкивающее покрытие для морских судов
Новое водоотталкивающее покрытие для морских судов
Аниш Тутея, доцент материаловедения и приборостроения в Мичиганском университете, недавно возглавил исследование омнифобного покрытия –…
Coatings Today
04.07.2018
294
«Спирит АэроСистемс» разрабатывает новые технологии.
«Спирит АэроСистемс» разрабатывает новые технологии.
Компания «Спирит АэроСистемс» заявила о внедрении сложной передовой технологии – литьевого прессования полимера (RTM) –…
Coatings Today
18.09.2017
320
Инспектирование башен моста Золотые Ворота
Инспектирование башен моста Золотые Ворота
Башни знаменитого моста Золотые Ворота в Сан-Франциско прошли первую детальную проверку, впервые, с тех пор…
Coatings Today
08.05.2018
231
Объявлены партнеры и дата начала строительства по проекту Hyperloop
Объявлены партнеры и дата начала строительства по проекту Hyperloop
Компания Hyperloop Transportation Technologies объявила об утверждении проектно-конструкторской фирмы Dar Al-Handasah (компания-учредитель Dar Group) в…
Coatings Today
23.04.2019
475
Быстросохнущая эпоксидная смола для промышленного сектора
Быстросохнущая эпоксидная смола для промышленного сектора
Компания Hempel представила новое высокотехнологичное эпоксидное покрытие для применения в промышленной и инфраструктурной отрасли, которое…
Coatings Today
04.04.2018
269
Эффективная коррозионная защита магниевых сплавов для имплантатов
Эффективная коррозионная защита магниевых сплавов для имплантатов
В недавно опубликованном исследовании описывается покрытие на основе фиброина шелка, армированного нанокристаллами целлюлозы, которое способно…
18.01.2022
143
Модернизация парка линий анодирования
Модернизация парка линий анодирования
В связи с реновацией существующего парка производственного оборудования, продается автоматическая линия по анодированию алюминиевых профилей,…
Coatings Today
21.11.2018
285
НАСА подписывает контракт на технологию покрытий
НАСА подписывает контракт на технологию покрытий
Покрытия прошли испытания на алюминиевом сплаве, используемом в контактных зонах МКС, например, перилах и дверных…
06.12.2022
45
Мотоцикл из углеродного волокна Aston Martin AMB 001 проходит прототипные испытания
Мотоцикл из углеродного волокна Aston Martin AMB 001 проходит прототипные испытания
Мотоцикл AMB 001 от компаний Aston Martin и Brough Superior, оснащенный топливным баком, ребрами, корпусом…
Coatings Today
22.07.2020
241