Nowy proces ogniw słonecznych wykorzystujący materiał w postaci tlenku perowskitu Sn(II) oferuje obiecującą ścieżkę produkcji zielonego wodoru poprzez rozkład wody, co przyczynia się do rozwoju technologii zrównoważonej energii.
Eksperci ds nanoskala chemia poczyniły znaczne postępy w kierunku zrównoważonej i wydajnej produkcji wodoru z wody przy użyciu energii słonecznej.
Międzynarodowe wspólne badanie prowadzone przez Uniwersytetu Flindersaw ramach projektu, w którym biorą udział naukowcy z Australii Południowej, Stanów Zjednoczonych i Niemiec, odkrył nowatorski proces ogniw słonecznych, który może odegrać kluczową rolę w przyszłych technologiach fotokatalitycznego rozkładu wody – co stanowi kluczowy krok w produkcji ekologicznego wodoru.
Badanie podkreśla nową klasę kinetycznie stabilnego materiału słonecznego z tlenku Sn(II)-perowskitu z rdzeniem i powłoką, który w połączeniu z katalizatorem opracowanym przez amerykańskich badaczy pod kierunkiem profesora Paula Maggarda okazuje się obiecujący jako katalizator reakcji wydzielania tlenu . Reakcja ta jest istotnym elementem wytwarzania wolnej od zanieczyszczeń energii wodorowej.
Opublikowano w czasopiśmie recenzowanym Journal of Physical Chemistry Codkrycia te otwierają nowe ścieżki udoskonalania bezemisyjnych technologii ekologicznego wodoru. Podejście to wykorzystuje źródła zasilania nieemitujące gazów cieplarnianych i ma na celu dostarczenie wysokowydajnej, opłacalnej elektrolizy na rzecz przyszłości zrównoważonej energii.
Kluczowe spostrzeżenia
„To najnowsze badanie stanowi ważny krok naprzód w zrozumieniu, w jaki sposób te związki cyny można stabilizować i skutecznie stosować w wodzie” – mówi główny autor, profesor Gunther Andersson z Instytutu Flindersa ds. Nauki i Technologii Nanoskali w College of Science and Engineering.
„Nasze materiały wskazują na nowatorską strategię chemiczną polegającą na pochłanianiu szerokiego zakresu energii światła słonecznego i wykorzystywaniu go do wywoływania reakcji wytwarzających paliwo na jego powierzchni” – dodaje profesor Paul Maggard z Wydziału Chemii i Biochemii Uniwersytetu Baylor.
Już te związki cyny i tlenu są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, w tym w katalizie, obrazowaniu diagnostycznym i lekach terapeutycznych. Jednakże związki Sn(II) reagują z wodą i tlenem, co może ograniczać ich zastosowania technologiczne.
Postępy w badaniach nad energią słoneczną perowskitu
Badania nad fotowoltaiką słoneczną na całym świecie koncentrują się na opracowywaniu opłacalnych, wysokowydajnych systemów wytwarzania perowskitów jako alternatywy dla konwencjonalnych istniejących paneli krzemowych i innych.
Wodór niskoemisyjny można wytwarzać z wody w drodze elektrolizy (kiedy prąd elektryczny rozdziela wodę na wodór i tlen) lub termochemicznego rozkładu wody – procesu, który może być również zasilany skoncentrowaną energią słoneczną lub ciepłem odpadowym z reaktorów jądrowych.
Wodór można wytwarzać z różnorodnych zasobów, w tym z paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny i biomasa biologiczna, ale wpływ wodoru na środowisko i efektywność energetyczna zależą od sposobu jego produkcji.
Procesy wykorzystujące energię słoneczną wykorzystują światło jako czynnik do produkcji wodoru i stanowią potencjalną alternatywę dla wytwarzania wodoru na skalę przemysłową.
Nowe badanie opierało się na wcześniejszych pracach kierowanych przez profesora Paula Maggarda, obecnie pracującego na Wydziale Chemii i Biochemii Uniwersytetu Baylor w Teksasie, a wcześniej Uniwersytet Stanowy Karoliny Północnej.
Nowy artykuł w Amerykańskim Towarzystwie Chemicznym (ACS) Journal of Physical Chemistry C zawiera wkład ekspertów z Flinders University i University of Adelaide, w tym współautora profesora chemii Grega Methy, który jest również zaangażowany w badanie aktywności fotokatalitycznej klastrów metali na powierzchniach tlenków w technologiach reaktorowych, oraz Universität Münster w Niemczech.
Odniesienie: „Struktura elektronów chemicznych i walencyjnych rdzenia i powłoki nanopowłoki tlenku Sn(II)-perowskitu” autorstwa Gowri Krishnan, Shaun O’Donnell, Rachel Broughton, Jacob L. Jones, DJ Osborn, Thomas D. Small, Theresa Block , Aylin Koldemir, Rainer Pöttgen, Gregory F. Metha, Paul A. Maggard i Gunther G. Andersson, 2 października 2024, Journal of Physical Chemistry C.
DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c04169
