„A munka rávilágít arra, hogyan hat az üzemi hőmérséklet a napelemes vízbontás hatékonyságára” – áll a kutatócsoport Interesting Engineering-en ismertetett közleményében.
„Emellett új megközelítésbe helyezi azt is, miként befolyásolják az elektrolitok a fém-oxid alapú cellák felületét a vízbontás során.”
A felfedezés olcsó és stabil bizmut-vanadát alapú anyagokon alapul. Ez lehetővé teszi a napelemes üzemanyag-technológia hatékonyabb és gazdaságosabb alkalmazását. A napelemek általi hidrogéntermelést tiszta energiaforrásként tartják számon.
Az áttörést jelentő eredmény új megvilágításba helyezi a napelemes vízbontást. (Fotó: Unsplash)
„A napelemes hidrogéntermelés ígéretes technológia, amely lehetővé teszi a napfény hasznosítását vízből előállított hidrogén üzemanyag formájában. A technológia egyszerre lehet hatékony és gazdaságos” – fogalmazott a kutatócsoport.
A fém-oxidok, különösen a bizmut és vanádium kombinációját alkalmazó vegyületek, stabilitásuk és alacsony költségük miatt kedvező választásnak bizonyultak. Ugyanakkor a különböző hőmérsékleteken mutatott teljesítményük eddig kevéssé volt feltárva.
Az új tanulmány, amelyet az Energiaügyi Minisztérium Brookhaven Nemzeti Laboratóriuma által üzemeltetett Center for Functional Nanomaterials kutatóintézetében végeztek, fontos betekintést nyújt ebbe a kérdéskörbe.
A fotoelektrokémiai (PEC) vízbontást hagyományosan szobahőmérsékleten végzik. A mostani kutatás azonban módszeresen vizsgálta az emelt elektrolit-hőmérséklet hatását egy bizmut-vanadát (BiVO4) fotoanód esetében, amely modellt jelent az ilyen típusú tanulmányokhoz.
A magasabb elektrolit-hőmérséklet jelentősen növelte a bizmut-vanadát elektród aktivitását. Ez 40%-os növekedést eredményezett a fotóáramsűrűségben, valamint kedvező eltolódást a fotóáram kezdeténél.
„A szisztematikus elektrokémiai vizsgálat igazolta, hogy az emelt elektrolit-hőmérséklet fokozza a PEC aktivitást. Továbbá azt is megmutatta, hogy a hőenergia kulcsszerepet játszik a töltéshordozók szétválasztásának javításában a BiVO4 belső szerkezetében” – áll a közleményben.
„A kutatók megfigyelték, hogy magasabb hőmérsékleten, lyukkeltő anyagok jelenlétében végzett PEC reakciók után a BiVO4 kristályszemcséken visszafordíthatatlan felszíni átalakulás következett be. Ez rendszeresen ismétlődő sávok kialakulásához vezetett.”
A felszíni átrendeződés új megvilágításba helyezi, miként lépnek kölcsönhatásba az elektrolitok a fém-oxid cellák felületével a vízbontási folyamat során.
Az úttörő felfedezés az üzemi hőmérséklet hatásának mélyebb megértését teszi lehetővé a napelemes vízbontásban. Emellett értékes tudással gazdagítja a fém-oxid cellák teljesítményéről szóló ismereteket is a napenergiát hasznosító üzemanyag-technológiák terén.
A hőmérséklet és a lyukkeltők hatásával kapcsolatos új ismeretek kulcsfontosságúak a további anyagfejlesztésekhez. (Fotó: Unsplash)
A hőmérséklet és a lyukkeltők hatásával kapcsolatos új ismeretek kulcsfontosságúak a további anyagfejlesztésekhez. Ezek elősegíthetik a hatékonyabb napelemes hidrogéntermelést.
A fejlesztések várhatóan új szintre emelik a napelemes hidrogéntechnológia hatékonyságát és felgyorsítják annak piaci bevezetését. Mindent összevetve: közelebb hozzák a tisztább energiaforrásokra épülő jövőt.
„Az új ismeretek lehetővé teszik további anyagfejlesztések végrehajtását a napelemes hidrogéntermelés elősegítésére. A munka hozzájárul ahhoz, hogy a technológia új hatékonysági szintre lépjen, és elősegíti e megoldások eljutását a piacra.”
Kiemelt kép: Unsplash
S.Rita
