Новое покрытие стало прорывом в области водородного топлива

Coatings Today
15.03.2021 180

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

Порошковые покрытия для термочувствительных подложек
Порошковые покрытия для термочувствительных подложек
Современные низкотемпературные порошковые покрытия для наружного применения, в идеале, требуют отверждения при 150°C в течение…
Coatings Today
26.03.2020
278
Приглашаем к участию в Startup ChemZone на выставке «ХИМИЯ-2019»
Приглашаем к участию в Startup ChemZone на выставке «ХИМИЯ-2019»
На международной выставке «Химия-2019», которая пройдет в «Экспоцентре» 16–19 сентября, будет организована специализированная экспозиция инновационных…
Coatings Today
15.05.2019
340
Состав для химического никелирования MicroKoat, содержащий антимикробный консервант
Состав для химического никелирования MicroKoat, содержащий антимикробный консервант
MicroKoat от компании LeKem представляет собой состав для химического никелирования с антимикробным консервантом, сдерживающим рост…
Coatings Today
21.10.2019
339
Новые клеи, не содержащие растворителей для изготовления многослойной металлизированной упаковки
Новые клеи, не содержащие растворителей для изготовления многослойной металлизированной упаковки
Существенное сокращение выбросов CO2 и растворителей, повышение экологической безопасности
30.08.2022
42
Новые чувствительные к давлению цифровые расходомеры для контроля давления и расхода
Новые чувствительные к давлению цифровые расходомеры для контроля давления и расхода
Компания Exair Corp. представила новые чувствительные к давлению цифровые расходомеры, созданные в помощь сотрудникам заводов…
Coatings Today
22.06.2020
238
Новая сталь «SeverCorr» удвоит срок эксплуатации трубопровода
Новая сталь «SeverCorr» удвоит срок эксплуатации трубопровода
В ответ на требования российского нефтяного промысла, а также труднодоступности некоторых участков для трубопровода, исследователи…
Coatings Today
14.08.2018
262
Молекулярное покрытие повышает эффективность органических солнечных элементов
Молекулярное покрытие повышает эффективность органических солнечных элементов
Одномолекулярный слой, способствующий прохождению электрического заряда в электрод, превосходит по свойствам лучшие традиционные материалы. Исследователи…
Coatings Today
03.08.2021
121
«Металлическая древесина» обладает прочностью титана и плотностью воды
«Металлическая древесина» обладает прочностью титана и плотностью воды
Микроскопический образец разрабатываемой "металлической древесины". Ее пористая структура отвечает за соотношение прочности и веса и…
Coatings Today
31.03.2019
275
Новая модель искусственного интеллекта и атомные структуры в несовершенных металлах
Новая модель искусственного интеллекта и атомные структуры в несовершенных металлах
Исследователи из Университета Ватерлоо в Канаде нашли лучший способ определять атомные структуры, что является важным…
Coatings Today
07.08.2018
213