Команда сообщает, что она прибыла в двух десятых частях фотонапряжения, требуемого подражать окислению и сокращению, соответственно используя уникальные фотоаноды и фотокатоды команда, развитая, используя новые компоненты нанопровода и покрытия. Сокращая разрыв, используя экономичные химические компоненты, группа двигает исследователей поближе к использованию сделанной человеком реакции для уникальных заявлений, таких как сбор урожая солнечной энергии и хранение.«Многие исследователи пытались получить солнечную энергию и непосредственно сохранить ее в химических связях», сказал ведущий автор Данвеи Ван, адъюнкт-профессор химии в Бостонском колледже. «Солнечные батареи могут получить энергию, но экономичное хранение осталось неуловимым.
Мы пытаемся одолжить страницу у Матери природы, посредством чего фотосинтез производит энергию из солнца и хранит ее».Но копирование Матери природы является трудной задачей, и эти конкретные поиски «требуют материалов, которые могут поглотить солнечный свет широко, перейти, энергия к взволнованному бросается на высокие полезные действия, и катализируйте определенные реакции сокращения и окисления», пишет команда в статье «Hematite-Based Water Splitting with Low Turn – on Voltage».
Естественный фотосинтез состоит из двух важных процессов. Окисление производит кислородный газ. Сокращение производит органические молекулы.
Ван сказал, что искусственный фотосинтез, также известный как водное разделение, пытается скопировать эти две реакции, используя фотоанод, чтобы окислить воду и фотокатод, чтобы или уменьшить воду для водородного производства или уменьшить углекислый газ для органических молекул.Но в искусственной окружающей среде, промежуток сохранился в напряжении, требуемом по обе стороны от реакции в заказе, достигают этих результатов, сказал Ван. В сущности окисление и сокращение требуют 1.2 к 1,3 В, объединенным, чтобы достигнуть обвинения, требуемого приводить искусственный фотосинтез в действие.
Ранее, только разрешенные исследователи редких материалов устраняют разрыв, но те усилия предельно дорогие для широко распространенного применения. Ван и его лаборатория провели прошлые два года, ища недорогие альтернативы, чтобы устранить разрыв напряжения.Ранее в этом году лаборатория сообщила, что развивала новый метод подготовки к катоду, чтобы улучшить водородное производство.
Результаты сняли большинство барьеров к строительству недорогого, все же очень эффективного фотокатода, сказал Ван.Последнее исследование команды произвело достижения в развитии фотоанода, где их спроектированные структуры нанопровода позволили команде достигнуть фотонапряжения.6 В, используя материал окиси железа.
Напряжение представляет 50-процентное увеличение выше лучших предшествующих результатов, о которых сообщили в прошлом году. Результаты помещают Вана и его команду в двух десятых частях В необходимого фотонапряжения.Команда достигла прибыли покрытием hematite, окисью железа, подобной ржавчине, с окисью железа никеля.
Уже, команда привела больше чем к 1 В власти, когда объединено с фотокатодом, который они развивали ранее в этом году, сказал Ван, команда которого включала постдокторского исследователя Ксиэогэнга Янга, аспирантов Чунь Ду, Мэтью Т. Майера и Цзинь Се, студентов Генри Хойта и Грегори Бишопинга и Грегори Макмахона, субмикронную литографию и электронного менеджера по микроскопии при Нанофальсификации BC Чистая Комната.«Наша система, сделанная из кислорода, кремния и железа – три из четырех самых богатых элементов на земле – могут теперь обеспечить больше чем 1 В власти вместе», сказал Ван. «Теперь мы – всего две десятых части В, короткого на фотоаноде. Это – значительное сужение промежутка».Он говорит, что преодолевание разрыва полностью полностью в пределах досягаемости, особенно так как другие исследователи использовали различные системы, чтобы сделать так.
Он сказал, что его лаборатория могла бы сотрудничать с другими исследователями, чтобы преодолеть разрыв.«С нашими инновациями на одном только фотокатоде это две десятых части В в пределах досягаемости», сказал Ван. «Реальная захватывающая часть – то, что мы смогли достигнуть шести десятых частей В, используя ржавчину.
Это никогда не делалось прежде».