Supertehokas fototerminen muuntaminen

Institut national de la recherche scientifiquen (INRS) professori El Khakanin tutkijaryhmä on kehittänyt uuden fototermisen materiaalin, joka muuntaa auringonvalon lämmöksi verrattomalla tehokkuudella.

Stökiömetriset titaanioksidit ovat olleet tunnettuja poikkeuksellisista fotokatalyyttisistä ominaisuuksistaan useiden vuosikymmenien ajan. Erityisesti Ti4O7 erottuu muunnelmana, joka tarjoaa vakuuttavimmat sähköiset, kemialliset ja katalyyttiset ominaisuudet. Mutta yksi sen mahdollisen käytön tärkeimmistä rajoituksista liittyy synteesiprosessiin ja saadun materiaalin lopulliseen muotoon, jotka rajoittavat pääsyä puhtaan materiaalin koko potentiaaliin, erityisesti sen sähkönjohtavuuteen.

Professori El Khakanin tiimin uraauurtava tutkimus on nyt paljastanut Ti4O7-ohutkalvojen vertaansa vailla olevat mahdollisuudet supertehokkaaseen fototermiseen muuntamiseen. Tutkijatiimi ryhtyi käyttämään magnetronisputterointina (tai RF-magnetroniplasmana) tunnettua tekniikkaa ohuiden kalvojen kerrostamiseksi pinnoitteiksi.

"Uudella menetelmällä kerrostettu Ti4O7-pinnoite (muutaman sadan nanometrin paksuiset kalvot) muuttaa täysin substraatin pintaominaisuudet, jotka voivat vaihdella kooltaan tai materiaalikoostumukseltaan metallilevyistä piikiekkoihin tai lasilevyihin", selittää professori El Khakani.

"Tieteellisesti työmme tulokset ovat antaneet suuren panoksen, koska ne osoittavat ensimmäistä kertaa perustavanlaatuisen suhteen Ti4O7-kalvojen optisen absorbanssikapasiteetin ja niiden valokonversiotehokkuuden välillä", tarkentaa professori El Khakani.

Erilaisille alustoille pinnoitettuna Ti4O7-kalvot mahdollistavat laajan valikoiman sovelluksia. Pinnoitteena sillä on keskeinen rooli korkean suorituskyvyn anodien kehittämisessä pysyviä saasteita sisältävän veden puhdistamiseen.

Nämä korroosionkestävät ja erittäin johtavat elektrodit ovat myös erittäin kysyttyjä sähkökemiallisissa prosesseissa, jotka liittyvät vedyn ja ammoniakin tuotantoon.

Poikkeuksellisten fototermisten muunnosominaisuuksiensa ansiosta nämä pinnoitteet ovat ihanteellisia myös älykkäiden lämmitysikkunoiden valmistukseen, mikä tarjoaa huomattavia etuja kustannussäästöjen ja energiatehokkuuden suhteen.

"Kyky luoda ohuita fototermisiä pinnoitteita kohtuullisen kokoisille pinnoille on erityisen lupaava passiiviseen suolanpoistoon kapeilla sovelluksilla, joissa käytetään vain suoraa auringonvaloa joka ei vaadita ulkoista sähköenergian syöttöä, toisin kuin yleisesti käytetty käänteisosmoosiprosessi", sanoo professori El Khakani.

Aiheesta aiemmin:

Keinotekoinen fotosynteesi

Vedyn tuottoa auringon voimalla