Сбор солнечной энергии может стать более эффективным благодаря влажным золотым шарам

Колючие, наноразмерные золотые сферы, похожие по форме на рыбу-толкуна - и питаемые ничем иным, как солнечным светом - успешно расщепляют воду на кислород и водород, необходимые для топливных элементов. Будучи масштабируемыми, новая технология может привести к использованию методов сбора солнечной энергии, которые будет легче хранить для последующего использования, что позволит ей удовлетворять колебания спроса на энергию, которые до сих пор преследуют технологии возобновляемой энергии, такие как солнечная и ветровая энергия.

Крошечные золотые шарики покрыты ультратонким слоем оксида титана, который действует как катализатор на молекулы воды. Сначала инфракрасный и видимый солнечный свет преобразуются в электроны с помощью золота, а затем эти высококонцентрированные электроны доставляются в слой титана, чтобы разделить воду на газообразный водород и кислород. До этого способа процесс можно было проводить только с ультрафиолетовым излучением, действующим на более объемные, неэффективные титановые и золотые катализаторы.

«Чтобы генерировать этот ультрафиолетовый свет, а затем подвергать его воздействию катализатора, это дорого», - говорит Лаура Фабрис, инженер по материаловедению в Университете Рутгерса в Нью-Брансуике. обратный, «С другой стороны, если вы хотите освещать его солнечным светом, это просто неэффективно - это всего 5 процентов солнечного света».

Исследование Фабриса, опубликованное сегодня в журнале Chem, решает эту проблему, специально разрабатывая форму или морфологию наночастиц золота с титановым покрытием для получения более широкого диапазона длин волн в солнечном свете.

«Если вы измените морфологию на инфракрасный или даже на части видимого спектра, то у вас будет гораздо более эффективный и недорогой процесс с меньшим воздействием на окружающую среду», - говорит она.

Частицы должны были быть остроконечными по двум причинам. Во-первых, потому что шипы служили хорошими антеннами для ближнего инфракрасного излучения, которое является широкой частью солнечного спектра. Другая причина, пояснила она, заключается в том, что пики позволили исследователям направить большой объем электронов к их острым кончикам, что облегчает миграцию электронов в титан.

Фабрис говорит, что она и ее команда уже проверили их на уровне больших партий. Представьте что-то вроде чана с золотыми наносферами, которые постоянно перемешивают в воде, так что каждая часть их поверхности часто контактирует с молекулами воды и солнечными лучами.

Но они также испытывают больше форм для них, в надежде найти такие, которые поглощают еще больше спектра солнечного излучения.

«У нас есть другая форма частицы, - говорит Фабрис, - у которой есть только шесть или семь наконечников, и мы можем настроить длину этих наконечников от 70 до 100 нанометров, и это здорово».

«В принципе, вы можете создать материал, который поглощает весь солнечный свет».

Материал, который поглощает все солнечный свет был бы намного, гораздо более эффективным, чем те, что есть у нас сейчас, которые могут поглощать только 5 процентов, составляющих ультрафиолетовую часть спектра, или даже, действительно, эти новые золотые наносферы, которые могут поглощать некоторый свет от 55 процентов солнечный свет, который включает инфракрасный спектр, а оставшиеся 43 процента - это видимый свет. Бумага команды сегодня в Chem сообщает о 7-кратном увеличении производства гирдогена по сравнению с более старым катализатором, предназначенным только для УФ-излучения. Короче говоря, эти маленькие золотые шарики могут действительно заставить вещи катиться (вздрагивать) к более безопасному энергетическому будущему. (Прости меня.)

Итак: пожалуйста, подумайте о том, чтобы пожертвовать свое золото Лоре Фабрис. Спасибо.