Raziskovalci zajemajo presežne energije fotona za proizvodnjo sončnih goriv

Falling in Love with Taiwan (台灣) (Julij 2019).

Anonim

Znanstveniki v Nacionalnem laboratoriju za obnovljivo energijo (NREL) Ministrstva za energijo ZDA so razvili fotografskoelektrochemical celico, ki bi lahko zajemala odvečno fotonsko energijo, ki se običajno izgubi zaradi ustvarjanja toplote.

Z uporabo kvantnih pik (QD) in procesa, imenovanega Multiple Exciton Generation (MEG), je raziskovalcem NREL uspelo doseči najvišjo zunanjo kvantno učinkovitost za proizvodnjo vodika na 114 odstotkov. Napredek bi lahko znatno povečal proizvodnjo vodika iz sončne svetlobe z uporabo celice, da bi razdelil vodo z višjo učinkovitostjo in nižjimi stroški kot sedanji fotoelektrokemijski pristopi.

Podrobnosti o raziskavah so opisane v papirni literaturi Nature Multiple generation of exciton za fotocelektične kemijske evolucijske reakcije s količinskimi donosi, ki presegajo 100%, so ga skupaj z Matthew Beard, Yong Yan, Ryan Crisp, Jing Gu, Boris Chernomordik, Gregory Pach, Ashley Marshall in John Turner. Vsi so iz NREL; Crisp je tudi povezan s Kolorado šolo rudnikov, in Pach in Marshall sta povezana z Univerzo Colorado, Boulder.

Brada in drugi znanstveniki iz NREL-a so v letu 2011 objavili članek v znanosti, ki je prvič pokazal, kako je MEG dopuščal, da bi sončna celica presegla 100-odstotno kvantno učinkovitost, tako da je v električnem toku proizvedla več elektronov kot količina fotonov, ki vstopajo v sončno celico.

"Glavna razlika je v tem, da smo poskrbeli za to izboljšavo MEG v kemični vezi in ne samo v električnem toku, " je dejal Beard. "Pokazali smo, da se lahko isti proces, ki proizvaja dodaten tok v sončni celici, uporabi tudi za proizvodnjo dodatnih kemičnih reakcij ali shranjene energije v kemičnih vezeh."

Največja teoretična učinkovitost sončne celice je omejena s tem, koliko energije fotona lahko pretvorimo v uporabno električno energijo, pri čemer energija fotona presega absorpcijsko absorpcijo bandingja, izgubljenega za ogrevanje. MEG proces ima prednosti dodatne fotonske energije, da proizvede več elektronov in s tem dodaten kemični ali električni potencial, ne pa ustvarjanje toplote. QD, ki so sferični polprevodniški nanokristali (2-10 nm v premeru), povečujejo proces MEG.

V trenutnem poročilu se več elektronov ali nosilcev polnjenja, ki nastanejo skozi proces MEG znotraj QD, zajamejo in shranjujejo v kemijske vezi molekule H2.

Raziskovalci NREL so pripravili celico, ki temelji na foto-vodjavi s svinčevim sulfidom (PbS) QD. Fotoanoda vključuje plast PbS-kvantnih pik, ki se nanesejo nad dielektrični snop tinoksida z dioksidom / fluorom. Kemična reakcija, ki jo poganjajo dodatni elektroni, je pokazala novo smer pri iskanju visoko učinkovitih pristopov za sončna goriva.

menu
menu