Создание водородной без углеродного следа
NANOTECHNOLOGY
Экологически более дорогой метод производства водородного топлива может в конечном счете можно с использованием воды с помощью солнечной энергии и нанотрубок диодов, которые используют весь спектр солнечной энергии, в соответствии с Penn State ученых.
"Другие исследователи разработали способы получения водорода с КПД ошеломляющие, но их подходы имеют очень высокую стоимость", говорит Крейг Граймс А., профессор электротехники. "Мы работаем на нечто, что является экономически эффективным".
Большинство водорода сегодня производится с помощью парового риформинга природного газа. В качестве источника топлива, это представляет две проблемы. Процесс использует природный газ и не уменьшить зависимость от ископаемых видов топлива. Кроме того, побочным продуктом является углекислый газ, который создает выбросов углекислого газа.
Процесс Граймс 'разбивает воду в двух его компонентов, водорода и кислорода, а также сбор продуктов отдельно, используя общедоступные титана и меди. Расщепление воды для производства водорода является давним и проверенным методом, но в своем обычном виде, он требует предварительно выработанной электроэнергии. Фотолиз воды также были изучены, но пока не коммерческий реальности.
Граймс и его команда получения водорода с использованием солнечной энергии и двух различных групп нанотрубок в фотоэлектрохимического диода. Они сообщают, что использование солнечных лучей ", такие photocorrosion-диодов генерировать стабильный фототока примерно 0,25 мА / см ^ 2 ^ SUP, в фотопреобразования эффективности 0,30%".
"Похоже, что нанотрубки геометрия является лучшим геометрии для производства водорода из фотолиза воды", говорит Граймс.
В фотоэлектрохимического диода Граймс, одна сторона массива нанотрубок донором электрона (или п-типа) материала - диоксида титана, а другой массив нанотрубок с отверстиями, которые принимают электроны (р-типа) - смесь меди оксида и диоксида титана. P-типа и N-типа часто встречаются в полупроводниковой промышленности. Граймс предпринимает п-типа массивов нанотрубок напылением титана на поверхности, анодирование титана электроэнергии в форме диоксида титана, а затем отжиг материала в форме нанотрубок, используемых в других солнечных приложений. Он делает Cu ^ 2 ^ к югу O / TiO 2 ^ ^ к югу массива нанотрубок таким же образом, и может изменить пропорции каждого металла.
Хотя TiO 2 ^ ^ к югу сильно абсорбируют ультрафиолетовой части спектра ВС, многие материалы р-типа являются неустойчивыми в солнечном свете и поврежденных УФ-светом - то есть, они photocorrode. Чтобы решить эту проблему, исследователи сделали TiO 2 ^ ^ к югу стороне диода непрозрачные для видимого света, добавив железа и подвергаются этой стороне диода естественному солнечному свету. TiO 2 ^ ^ к югу нанотрубок впитывать ультрафиолетовый свет от 300 до 400 нм. Свет, то переходит к югу Cu ^ 2 ^ O / TiO 2 ^ ^ к югу стороне диода, где видимый свет от 400 до 885 нм поглощается, охватывающих спектр света.
Фотоэлектрохимического диодов функции так же, как листья делать, хотя и не очень хорошо. Они преобразуют энергию солнца в электрическую энергию, которая затем распадается на молекулы воды. TiO 2 ^ ^ к югу стороне диод производит кислород и Cu ^ 2 ^ к югу O / TiO 2 ^ ^ к югу, стороны производят водород.
Хотя эффективность 0,30% мала, Граймс отмечает, что это всего лишь начальный результат, и что диод может быть легко оптимизированы. "Эти устройства стоят недорого, и потому что они фото-устойчивые, они могут длиться годами. Я считаю, что эффективность от 5% до 10% являются обоснованными".
Граймс настоящее время работает над быстрее и проще, гальванических способ производства нанотрубок.
