+86-757-8128-5193

Новости

Главная > Новости > Содержание

TMDC Nanoflakes делает новый тип фотосинтетической солнечной батареи

Нанофлаки из диселенида вольфрама могут быть использованы для химического преобразования диоксида углерода в монооксид углерода в ионной жидкости. Это новое открытие исследователей из Университета Иллинойса в Чикаго, чье «фотосинтетическое» устройство работает только при солнечном свете. Новый тип солнечных батарей может быть использован для удаления углерода из атмосферы и получения топлива в то же время.


Электрохимическое восстановление CO 2 может, в принципе, быть хорошим способом рециркуляции этого парникового газа обратно в топливо. Однако существующие катализаторы для этой реакции просто слишком неэффективны.

Группа во главе с Амином Салехи-Ходжином   как теперь проверено эффективность класса 2D материалов, называемых дихалькогенидами переходных металлов (ТМДЦ), в качестве катализаторов для этой реакции. Исследователи спарили материалы с ионной жидкостью в качестве электролита внутри двухсекционной трехэлектродной электрохимической ячейки.

Диселенид вольфрама делает искусственный лист

Они обнаружили, что наилучшим был диселенид вольфрама, а в форме нановолокна он превосходил объемные катализаторы (например, из серебра) в 60 раз. Он также был по меньшей мере в два раза выше, чем другие соединения нанофлака, проанализированные в ходе исследования. Это также в 20 раз дешевле, чем серебряный катализатор.

Затем команда использовала свой катализатор для создания искусственного листа, состоящего из двух фотоэлементов с тройным соединением кремния размером 18 см 2 для сбора света. Вольфрамовый диселенид и ионный жидкий катализатор составляли катод в ячейке, в то время как оксид кобальта в электролите из фосфата калия составлял анод.

Имитация процесса фотосинтеза

«Этот искусственный лист имитирует процесс фотосинтеза», - объясняет Салехи-Ходжин. «В реальном листе CO 2 превращается в сахар, но в нашем листе он превращается в синтез-газ». Синтез, или синтетический газ, представляет собой смесь газообразного водорода и монооксида углерода и может быть сжигаем непосредственно в газовых турбинах и синтез-газе Двигатели или преобразованы в дизельное топливо или другие высокоплотные углеводородные топлива, такие как лигроин. Салехи-Ходжин говорит, что он и его коллеги могут также разработать свой катализатор для прямого производства сахара или других углеводородов.

Исследователи измеряли каталитическую активность на каждый активный участок на их искусственном листе, когда он подвергался воздействию света со 100 Вт / см 2 . Речь идет о средней интенсивности солнечного света, достигающего поверхности Земли. Синтез образуется на катоде и свободном кислороде, и на аноде образуются ионы водорода. Ионы водорода диффундируют через мембрану к катодной стороне, чтобы участвовать в реакции восстановления CO 2 .

Солнечные фермы

«Эта реакция была в 1000 раз лучше, чем измеренная для наночастиц серебра, и в 60 раз лучше, чем наша предыдущая работа, проведенная над массивным дисульфидом молибдена», - рассказывает Салехи-Ходжин nanotechweb.org . «Более того, эффективность преобразования солнечной энергии в топливо для системы составляет 4,6%, что на 2,5% выше по сравнению с предыдущими системами».

Такие искусственные листья могут использоваться, чтобы сделать солнечные фермы рядом с химическими и электростанциями для преобразования CO 2 из потоков выхлопных газов в топливо, используя только энергию Солнца, добавляет он. «Таким образом, мы можем не только восстановить CO 2, но и сохранить энергию Солнца в форме химических связей, что является наиболее эффективным способом хранения этой энергии».

Команда Иллинойса, сообщив о своей работе в Science DOI: 10.1126 / science.aaf4767, заявила , что теперь надеется увеличить свою систему в сотрудничестве с промышленностью и уже подала заявку на предварительный патент.