Vihreää polttoainetuottoa kehittäen16.09.2021
Nyt tutkijat Texasin Austin yliopistosta ovat löytäneet edullisen tavan ratkaista puolet yhtälöstä käyttämällä auringonvaloa erottamaan tehokkaasti happimolekyylit vedestä. "Tarvitset materiaaleja, jotka absorboivat hyvin auringonvaloa mutta eivät samalla heikkene veden jakamisreaktioiden aikana", sanoo Cockrell Schoolin professori Edward Yu. Nämä ristiriitaiset vaatimukset ovat ratkaistavissa yhdistämällä useita materiaaleja – kuten auringonvaloa absorboivaa piitä ja hyvä vakauden tarjoavaa piidioksidia yhdeksi rakenteeksi. Ongelmana on sitten auringonvalon tuottamien elektronien ja aukkojen hyvä liikkuvuus piidioksidikerroksen poikki. Tämä vaatii yleensä ohuen piidioksidikerroksen mutta ennepitkään se heikentää piiabsorberin toimintaa. Ratkaisuna tähän tuli luoda sähköä johtavia reittejä paksumman piidioksidikerroksen läpi. Pinnoittamalla piidioksidi alumiinikalvolla ja rakennetta lämmittämällä muodostuu piidioksidikerrokseen nanokokoisia alumiinipiikkejä. Nämä voidaan korvata helposti nikkelillä tai muilla materiaaleilla, jotka auttavat myös katalysoimaan veden hajoamisreaktioita. Tämä kaikki voidaan tehdä käyttämällä nykyelektroniikan valmistuksen työtapoja joten menettelyn pitäisi olla helppo skaalata massatuotantoon. Auringonvalon valaistessa rakenne hapettaa veden tehokkaasti happimolekyylien muodostamiseksi, samalla kun erillisellä elektrodilla voi tuottaa vetyä. Indian Institute of Technology Bombayn (IIT Bombay) tutkijat ovat puolestaan käyttäneet magneettia vauhdittamaan vedyn erottamista vedestä. Kustannustehokkuuden parantamiseksi tutkijat käyttivät edullisempia siirtymämetalleja, joilla on enemmän "valenssia" eli kykyä vaihtaa elektroneja muiden yhdisteiden kanssa. Tutkijat käyttivät kobolttioksidia. Se on tunnettu sähkökemiallinen katalyytti, mutta se vaatii paljon energiaa ja tuottaa vetyä vähäisellä nopeudella. Tutkijat eivät työssään luottaneet pelkästään sähköön vaan ottivat avukseen pienen jääkaappimagneetin mikä kasvatti reaktionopeuden kolminkertaiseksi. Samalla elektrolyysi kulutti 19% vähemmän energiaa. Lisäksi magneettikentät vaikuttivat kobolttioksidiin ja reaktionopeuteen 45 minuutin ajan vaikka ulkoinen magneetti poistettiin reaktion läheisyydestä. ”Ulkoisen magneettikentän ajoittainen käyttö tarjoaa uuden suunnan energiatehokkaan vedyntuotannon saavuttamiseksi. Tähän tarkoitukseen voidaan tutkia myös muita katalyyttejä”, sanoo professori Chandramouli Subramaniam.
Ammoniakki on lannoitteiden ja monien tuotteiden, kuten muovien ja lääkkeiden, keskeinen yhdiste. Nykymenetelmät ammoniakin valmistamiseksi tuottaa merkittävän osan maailmanlaajuisista kasvihuonekaasupäästöistä. Menetelmä käyttää nitraattia, joka on yksi yleisimmistä jätevesien epäpuhtauksista, toimittamaan typpeä ja toisaalta auringonvaloa reaktion sähköistämiseksi. Järjestelmä tuottaa lähes pelkästään ammoniakkia eikä tuota hiilidioksidia tai muita kasvihuonekaasuja. Myös nitraatin poisto jätevesistä olisi merkityksellistä, sillä suuri nitraattialtistus juomaveden kautta on liitetty moniin terveydellisiin ongelmiin. Aiheesta aiemmin: |
02.06.2023 | Skyrmioneja ohjaavia transistoreita |
01.06.2023 | Uusia materiaaleja akuille ja lämpösähköisille |
31.05.2023 | Fotonisiru ilman litografiaa |
30.05.2023 | Kohti trionipohjaisia optisia laitteita |
29.05.2023 | Uusia muistiratkaisuja spineillä ja pyörteillä |
27.05.2023 | Nopeita mikrorobotteja ihmiskehoon |
26.05.2023 | Sähköä ohuesta ilmasta 24/7 |
25.05.2023 | Kvanttista vai ei |
24.05.2023 | Uusia näkemyksiä suprajohtavuuden tutkimuksiin |
23.05.2023 | Elektroniaaltojen kuljettama lämpö |
Siirry arkistoon » |