TMDC Nanoflakes Gjør ny type Photosynthetic Solar Cell

- Feb 18, 2017 -

Wolfram diselenide nanoflakes kan brukes for kjemisk å omdanne karbondioksyd til karbonmonoksyd i en ionisk væske. Dette er den nye funn fra forskere ved University of Illinois i Chicago som "foto" enhet fungerer kun ved hjelp av sollys. Den nye type solcelle kan anvendes for å fjerne karbon fra atmosfæren og produserer drivstoff samtidig.


Elektrokjemisk reduksjon av CO 2 kan i prinsippet være en god måte å resirkulere denne klimagassen tilbake til brensel. Imidlertid eksisterende katalysatorer for denne reaksjon er litt for lite effektive.

Et team ledet av Amin Salehi-Khojin   som nå testes effektiviteten av en klasse av 2D materialer som kalles overgangsmetall dichalcogenides (TMDCs) som katalysatorer for denne reaksjonen. Forskerne sammenkoblet materialene med en ionisk væske som en elektrolytt inne i en to-kammer, tre-elektrode elektrokjemisk celle.

Tungsten diselenide gjør kunstig blad

De fant at wolfram diselenide var best, og i sin nanoflake form, bedre resultater enn bulk katalysatorer (laget av sølv, for eksempel) ved en faktor på 60. Det var også minst to ganger så god som de andre nanoflake forbindelser analysert i studien. Det er også 20 ganger billigere enn en sølvkatalysator.

Teamet deretter brukt sin katalysator for å bygge en kunstig blad består av to silisium trippel-krysset solceller som måler 18 cm 2 for å høste lys. Wolfram diselenide og ionisk væske katalysator består katoden i cellen mens koboltoksid i en kaliumfosfat-elektrolytt som består anoden.

Ligne fotosyntesen

"Denne kunstige blad ligner fotosyntese prosessen," forklarer Salehi-Khojin. "Etter en ekte blad, er CO 2 omdannes til sukker, men i vårt blad det er omdannet til syntesegass." Syntesegass, eller syntesegass, er en blanding av hydrogengass og karbonmonoksyd, og det kan brennes direkte i gassturbiner og syngass motorer eller konvertert til diesel eller andre med høy tetthet hydrokarbon brensler som nafta. Salehi-Khojin sier at han og hans kolleger kan også konstruere sin katalysator for å direkte produsere sukker eller andre hydrokarboner.

Forskerne målte den katalytiske aktivitet for hver aktive sete på det kunstige blad når det ble utsatt for lys fra 100 W / cm2. Dette handler om den gjennomsnittlige intensiteten av sollyset når jordoverflaten. Syntesegass produseres ved katoden og fritt oksygen og hydrogenioner blir produsert ved anoden. De hydrogenioner diffundere gjennom en membran på katodesiden til å delta i CO to reduksjonsreaksjonen.

Solar gårder

"Denne reaksjonen var 1000 ganger bedre enn det som måles for sølv nanopartikler og 60 ganger bedre enn vår tidligere arbeid utført på bulk molybdendisulfid," Salehi-Khojin forteller nanotechweb.org. "Hva mer er, solar-til-drivstoff konvertering effektivitet for systemet er 4,6%, som er 2,5% opp fra tidligere systemer."

Slike kunstige bladene kan brukes til å lage solceller gårder ved siden av kjemiske og kraftverk for å konvertere CO 2 fra eksos strømmer til drivstoff ved hjelp av bare energien fra sola, legger han til. "På denne måten kan vi ikke bare avhjelpe CO 2, men også lagre energien fra sola i form av kjemiske bindinger, som er den mest effektive måten å lagre denne energien."

The Illinois team, rapporterer sitt arbeid i Science DOI: 10.1126 / science.aaf4767 s ays at det nå håper å skalere opp sitt system i samarbeid med næringen og har allerede arkivert for en provisorisk patent.


Et par:De ledende blekk og lim Forretnings: Alt er i endring Neste:Screening av trådformede sopp For antimikrobielle Silver nanopartikler syntese