Anonim

Saules enerģiju ražojošie "nanotrīji" varētu ražot ūdeņraža degvielu masveidā

Zinātne

Darren Ātrs

2012. gada 9. marts

2 attēli

Elektroniskais mikroskopiskais tēls "nanoforest" ar zaļo toniku, kas pievienots kontrastam (Imge: Wang Research Group, UC San Diego Jacobs Engineering School)

Lai gan ūdeņradis tiek uzskatīts par "tīru" degvielu, jo vienīgais radītais atkritumu daudzums ir ūdens, parastā tā ražošanas metode balstās uz elektroenerģiju, ko parasti ražo, sadedzinot fosilo kurināmo. Pētnieki Kalifornijas Universitātē San Diego (UCSD) tagad ir izstrādājuši "3D sazaroto nanovadu masīvu", ko viņi apgalvo, ka lētāk un tīri piegādājot ūdeņraža degvielu masveidā.

Nanovīrus, kas izgatavoti no bagātīgiem dabas materiāliem, piemēram, silīcijam un cinka oksīdam, atdarina koksnes meža struktūru, atsevišķi vertikāli "koki" izaug simtiem nano izmēru "zaru. " Tāpat kā meži, šis struktūra maksimizē saules enerģijas daudzumu, ko var uztvert, ar vertikālām struktūrām, kas slazdo un absorbē gaismu, bet plakanas virsmas to atspoguļo.

Izmantojot šo nanotru struktūru, pētnieki spēja maksimāli palielināt saules enerģijas daudzumu, kas iegūts ūdeņraža ražošanai procesā, ko sauc par fotoelektroķīmisko ūdens sadalīšanu. Šis process parasti izmanto plaknes saules baterijas, lai iegūtu ūdeņradi procesā, kas līdzīgs ūdens elektrolīzei, taču UCSD komanda saka, ka to nanovadu bloki ražo daudz ūdeņraža degvielas efektīvi.

Elektroinženieres doktorants Ke Suns, kurš vadīja projektu, apgalvo, ka vertikālā nanotru struktūra arī ļauj ļoti maziem gāzes burbuļiem iegūt ūdeņradi daudz ātrāk, lai maksimizētu ūdeņraža izdalīšanos. Turklāt ķīmisko reakciju virsmas platība ir palielināta vismaz par 400 000 reizēm nanotēropā struktūrā salīdzinājumā ar tā plakanajiem elementiem.

Kaut arī komanda apgalvo, ka tās nanotrīs nodrošina lētu veidu, kā ražot ūdeņraža degvielu masveidā, tās cenšas iet tālāk. Tāpat kā citas pētniecības grupas, viņi vēlas izmantot nanotru struktūru, lai imitētu fotosintēzi ierīcē, kas ne tikai izmanto saules enerģiju, lai radītu ūdeņraža degvielu, bet arī uztver CO2 no atmosfēras, lai vienlaikus samazinātu oglekļa emisijas.

"Mēs cenšamies atdarināt to, ko augs dara, lai pārvērstu saules gaismu enerģijai, " sacīja Saule. "Mēs ceram, ka tuvākajā nākotnē mūsu nanotransporta struktūra galu galā būs daļa no efektīvas ierīces, kas funkcionē kā reāls koks fotosintēzei."

Komanda arī apskata alternatīvas cinka oksīdam, kas, lai gan absorbē saules ultravioleto gaismu, ir stabilitātes problēmas, kas laika gaitā ietekmē nanotru struktūru.

Komandas pētījums parādās žurnālā Nanoscale

Avots: UCSD

Elektroniskais mikroskopiskais tēls "nanoforest" ar zaļo toniku, kas pievienots kontrastam (Imge: Wang Research Group, UC San Diego Jacobs Engineering School)

Gaismas slazdošanas efekts nanovadu blokos ļauj uztvert fotonus starp atsevišķām nanovīrītājiem un galu galā tos absorbēt (R), ļaujot ūdeņraža degvielu ražot efektīvāk, salīdzinot ar plakaniem ekvivalentiem, ja tie ir atspoguļoti virs virsmas (L) (Image: Wang Research Group, UC San Diego Jacobs Inženieru skola)

Ieteicams Redaktora Izvēle