Yeni malzemeler suyunu geleceğin yakıtı haline getirebilir

Kömür, yağ ve diğer fosil yakıtların yerini alabilecek ticari olarak uygulanabilir güneş enerjisi yakıtlarının keşfini hızlandırmayı vaat eden bir süreç geliştirerek bunu yaptılar.

Güneş ışığı, su ve karbondioksit (CO 2 ) kullanılarak temiz enerji araştırma hayalini oluşturan güneş enerjisi üretilir . Araştırmacılar hidrojen gazından sıvı hidrokarbonlara kadar bir dizi hedef yakıt araştırıyor ve bu yakıtların herhangi birinin üretilmesi suyun bölünmesini içeriyor.

Her su molekülü, bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomundan oluşur. Hidrojen atomları ekstre edilir ve daha sonra son derece yanıcı hidrojen gazı oluşturmak için bir araya veya CO ile birleştirilebilir 2 bol ve yenilenebilir bir enerji kaynağı oluşturmak, hidrokarbon yakıtları oluşturmak için kullanılır. Ancak sorun, su moleküllerinin güneş ışığı parlarken yıkılmamalarını değil, aksine okyanusların gezegenin çoğunu kapsamayacağıdır. Güneş enerjisi ile çalışan bir katalizör yardımıyla biraz yardıma ihtiyaçları var.

Pratik güneş enerjisi yakıtları yaratmak için, bilim adamları, foto-anotlar olarak bilinen, görünür ışığı bir enerji kaynağı olarak suyun bölünebildiği düşük maliyetli ve verimli malzemeler geliştirmeye çalışıyorlar. Son 40 yılda, araştırmacılar bu foto-anot materyalinden sadece 16 tanesini tespit ettiler. Caltech'in John Gregoire ve Berkeley Lab'ın önderliğindeki yeni bir araştırmacılar ekibi, yeni materyalleri belirleyen yeni bir yöntem kullanarak, 12 adet umut verici yeni foto-anodu buldu. Jeffrey Neaton ve Qimin Yan,

Yöntem ve yeni fotoanodlarla ilgili bir bildiri , National Academy of Sciences'un Proceedings of Online edition'da 6 Mart haftasında ortaya çıkıyor . Yeni yöntem, Caltech'te Yapay Fotosentez Ortak Merkezi (JCAP) ve Moleküler Döküm ve Ulusal Enerji Araştırma Bilimsel Hesaplama Merkezi'nde (NERSC) bulunan kaynakları kullanarak Berkeley Lab'un Malzeme Projesi arasındaki bir ortaklık yoluyla geliştirildi.

Photoelectrocatalysis için JCAP itme koordinatörü ve Yüksek İş Veren Deneme grubunun lideri olan Gregoire, "Teori ve deneyin bu entegrasyonu giderek disiplinlerarası bir dünyada araştırma yapmak için bir plandır" diyor. "Güneş enerjisi yakıtları üretmek için 12 yeni potansiyel fotonoğlunu bulmak heyecan vericidir, ancak daha ileri gidip yeni bir malzeme keşif boru hattına sahip olmak" dedi.

Deney ve teori birleştiren bu çalışmada özellikle önemli olan şey, güneş yakıtı uygulamaları için birkaç yeni bileşim tanımlamanın yanı sıra, malzemelerin kendilerinin altında yatan elektronik yapı hakkında da yeni şeyler öğrenebilmekteyiz "diyor Neaton , Moleküler Döküm Müdürü.

Önceki materyal keşif süreçleri, belirli uygulamalarda kullanım potansiyellerini değerlendirmek için tek tek bileşiklerin hantal testlerine dayanıyordu. Yeni süreçte, Gregoire ve meslektaşları hesaplama ve deneysel yaklaşımları, bir malzeme veritabanını potansiyel olarak yararlı bileşikler için madencilikle tarayarak, materyallerin özelliklerine göre tarayarak ve daha sonra, yüksek verimli deneyler kullanarak en umut verici adayları hızla test ederek birleştirdiler.

Içinde tarif edilen çalışmada PNAS kağıt, bunlar 174, metal vanadatlar araştırdı - periyodik tablosundan bir başka elemanı ile birlikte elemanları vanadyum ve oksijen içeren bileşikler.

Gregoire araştırması, bu üçüncü unsur için farklı seçeneklerin farklı özelliklere sahip materyalleri nasıl üretebileceğini ortaya koyuyor ve daha iyi bir foto-anot yapmak için bu özellikleri nasıl "ayarlayacağınızı" ortaya koyuyor.

Gregoire, "Ekip tarafından yapılan en önemli ilerleme, teorik ve süper bilgisayarlar tarafından sağlanan en iyi yetenekleri benzersiz bir oranda bilimsel bilgi üretmek için yeni yüksek verimli deneylerle birleştirmekti" dedi.

Öykü Kaynak:

California Institute of Technology