Tehokas fotoreaktori ja kestävä polttokennoarkkitehtuuri

26.08.2023

Toronto-aurinkovoiman-tehokaytto-350.jpgKansainvälinen tiimi, johon kuuluu University of Toronton tutkijoita, on suunnitellut ja toteuttanut uuden mallin fotoreaktoreille, aurinkovoimalla toimivan teknologian veden, hiilidioksidin, metaanin ja typen muuntamiseksi vihreämmiksi kemikaaleiksi ja polttoaineiksi.

Innovatiivinen suunnitelma mahdollistaa fotoreaktorin kaapata fotoneja korkealla tehokkuudella vaihtelevissa auringon suunnissa, mikä eliminoi auringon seurannan tarpeen.

Toisin kuin lämpöreaktorit, fotoreaktorit yhdistävät auringonvalossa olevat fotonit ja reagoivat aineet vihreiden kemikaalien ja polttoaineiden tuottamiseksi. Auringonvaloa ja vettä käyttämällä fotoreaktorit voivat vähentää tehokkaasti hiilidioksidipäästöjä.

Ollakseen teknisesti ja taloudellisesti elinkelpoinen, fotonin tuotteeksi muuntamisen tehokkuuden on oltava vähintään 10 prosenttia mutta tähänastiset saavutukset ovat jääneet usein yhden prosentin tasolle.

U of T:n tiimi ja KIT:n ryhmä kehittivät paneelimaisen fotoreaktorin, joka sisältää satoja rinnakkaisia mikromittakaavan reaktiokanavia.

Niiden keskeinen piirre on, että jokainen reaktiokanava on yhdistetty V-muotoiseen valonsieppausyksikköön, joka ohjaa valon kanavaan, jossa fotokatalyytti sijaitsee. Kaikki pinnat ovat erittäin heijastavia, mikä optimoi fotonien kuljetuksen ulkoisesta valonlähteestä mikrokanaviin sijoitettuun fotokatalyyttiin minimaalisilla valohäviöillä. Paneeleita voidaan valmistaa suulakepuristamalla, mikä tekee niistä edullisia ja helposti valmistettavia.

Uusi fotoreaktorimalli voi ylittää nykyiset huippuluokan fotoreaktorit ja sitä voidaan käyttää talojen katoilla ja aurinkotiloilla sekä integroituna aurinkosähköö tuottamaan sekä uusiutuvaa sähköä että vihreitä kemikaaleja ja polttoaineita.

Lupaava ja kestävämpi uusi polttokennorakenne voisi puolestaan auttaa muuttamaan raskasta kuorma-autoliikennettä ja muita puhtaita polttokennosovelluksia.

Innovatiivinen elektrodi – polymeerielektrolyyttikalvoinen polttokennon sydän – koostuu nanolangoista, jotka ovat vähemmän alttiita korroosiolle kuin muut mallit, ja se voi aloittaa uuden aikakauden polttokennoille, jotka käyttävät vetyä päästöttömänä voimana ajoneuvoissa.

"Reaalimaailmassa tämä tarkoittaa, että meillä voi olla kestävämpi polttokenno, joka tarjoaa korkean polttoainetalouden pidemmän käyttöiän ajan", sanoi Jacob Spendelow, Los Alamos National Laboratory -tiimin tutkija.

"Tämä työ osoittaa, että voimme päästä eroon tavanomaisista hiilipohjaisista katalyytin tukirakenteista, eliminoimalla siten hiilen korroosioon liittyvät hajoamisongelmat ja samalla saavuttamaan korkean suorituskyvyn polttokennoille."

Koaksiaalinen nanolankaelektrodi (CANE) koostuu joukosta pystysuoraan kohdistettuja nanolankoja, joissa jokainen nanolanka käsittää katalyyttisesti aktiivisen platinakalvon, joka ympäröi ioneja johtavaa polymeeriydintä.

Stressitesteissä CANE menetti vain 2 % suorituskyvystään 5 000 tukimateriaaleihin keskittyneen rasitustestisyklin jälkeen verrattuna 87 % suorituskyvyn heikkenemiseen tavanomaisella hiilipohjaisella elektrodilla.

Aiheista aiemmin:

Synteesikaasua ja akkuvarausta auringonvalosta

Halpaa ja kestävää vetyä aurinkovoimalla

Jalometalleista vapaa polttokenno
19.06.2024Täysin optinen fotonisiru tunnistaa ja käsittelee
19.06.2024Uusia toiveita sinkki-ilma akuille
17.06.2024Elektroneille viisikaistainen supervaltatie
14.06.2024Energiatehokasta kvanttilaskentaa magnoneilla
13.06.2024Pienenergian keruu tehostuu
12.06.2024Uusia menetelmiä 2D-materiaalien muokkaukseen
11.06.2024Infrapunan kuvaustekniikkaa arkikäyttöön
10.06.2024Kalsiumoksidin kvanttisalaisuus: lähes kohinattomat kubitit
07.06.2024Tehdä sähköä metallista ja ilmasta
06.06.2024Hämä-hämähäkki kiipes elektroniikkaan
05.06.2024Sirutason GHz:n aikakiteitä puolijohteisilla fotonirakenteilla
04.06.2024Ionikuljetuksen hallintaa sinisen energian tulevaisuudelle
03.06.2024Parempia kameroita perovskiitilla
31.05.2024Nanokielet voivat väristä lähes ikuisesti
30.05.2024Tuovatko fononi ja fotoni kvantti-internetin?
29.05.2024Uusi koneoppimisalgoritmi lupaa edistystä tietojenkäsittelyssä
28.05.2024Orgaanisia kaksiulotteisia perovskiitteja
27.05.2024Ilma seostamaan orgaanista elektroniikkaa
24.05.2024Erittäin tehokkaita mikrokondensaattoreita
23.05.2024Kahden kubitin portti FINfet-transistorissa
22.05.2024Mihin fononiikasta onkaan?
21.05.2024Magnetismia 2D-rajalla
20.05.2024Aktiivisen aineen fysiikkaa kvanttijärjestelmiin
17.05.2024Kvanttiversio Hertsin kipinästä
16.05.2024Hybridilomittuminen tehostaa kvanttiteleportaatiota
15.05.2024Säilölaskentaa molekyyleillä ja keinolihaksilla
14.05.2024Muisti ferrosähköisestä ja ferromagneettisesta alueista
13.05.2024Metamateriaalia analogiseen optiseen laskentaan
10.05.2024Elektronit vauhdikkaina kaksiulotteisissa polymeereissä
09.05.2024Entistä tehokkaampia dielektrisiä kondensaattoreita
08.05.2024Elektronikanavia ilman resistanssia
07.05.2024Uusia kehitysnäkymiä kvanttitietotekniikalle
06.05.2024Mikrobeja torjuva kuparipinta kosketusnäytöille?
04.05.2024Kuinka valo voi höyrystää vettä ilman lämpöä
03.05.2024Puolijohdemateriaalista paljastuu "yllättävä" piilotoiminta
02.05.2024Äänivärähtelyihin perustuva kvanttimuisti
01.05.2024Joustava ja tehokas DC-muunnin kestävän energian mikroverkkoihin
30.04.2024Valo reagoi magneettikenttään kuin elektroni
29.04.2024Valoa tehokkaammin ja valolla tunnustellen
27.04.2024Aivojen kaltainen tietokone vedellä ja suolalla
26.04.2024Uudenlaisia kondensaattoreita ja keloja
25.04.2024Kvanttielektroniikka grafeenien avulla
24.04.2024Akku ja superkonkka yhteen soppii
23.04.2024Kaareva datalinkki esteitä ohittamaan
22.04.2024Kvanttimateriaali lupaa uutta puhtia aurinkokennoille
21.04.2024Läpimurto lupaa turvallista kvanttilaskentaa kotona
20.04.2024Yksi atomikerros kultaa ja molekyylikorjaaja
19.04.2024Uusia ja yllättäviä topologiota
18.04.2024Kvanttivalo syntyy renkaassa ja lähtee kiertueelle
17.04.2024Fononit ja magnonit kaveraavat
16.04.2024E-nenälle ihmisen tasoinen hajuaisti
15.04.2024Valo valtaa alaa magnetismissa
13.04.2024Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä
12.04.2024Bolometrit kubitteja mittaamaan
11.04.2024Kudottavia ohuita puolijohdekuituja
10.04.20242D-antenni tehostaa hiilinanoputkien valontuottoa
09.04.2024Lisää tiedonsiirtokapasiteettia langattomaan viestintään
08.04.2024Korkealaatuisia mikroaaltosignaaleja fotonisirulta
05.04.2024Kahden konstin grafeeni
04.04.2024Kohti utopistisia verkkoja
03.04.2024Lehtipihan hyönteinen inspiroi näkymättömyysrakenteita
02.04.2024Aivojen inspiroima langaton anturijärjestelmä
01.04.2024Uusi energiatehokas mikroelektroninen rakenne
29.03.2024Harppaus kohti valon nopeita tietokoneita
28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut
16.03.2024Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä
15.03.2024Kvanttitietokoneita atomeihin perustuen
14.03.2024Elektronit vedessä ja särkyneinä
13.03.2024Sateenvarjo atomeille
12.03.2024Magnetismilla energiatehokasta laskentaa
11.03.2024Molekyylielekroniikan johteita ja kytkimiä
09.03.2024Elektroniikkaromusta kultaa edullisesti
09.03.2024Jännitystä aurinkoenergian keräämiseen
07.03.2024Kolmas ulottuvuus langattoman prosessoinnille
06.03.2024Mikroaaltoinen fotoniikkasiru nopeaan signaalinkäsittelyyn
05.03.2024Palonkestävä natriumakku
04.03.2024Polymeeripohjaiset viritettävät optiset komponentit
01.03.2024Tulevaisuuden kubitti luotiin kvanttiprosessoriin
28.02.2024Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos
27.02.2024Elektroneja murto-osina grafeenissa
26.02.2024Elektronin ja fononin vuorovaikutuksen mysteeri
24.02.2024Entistä tehokkaampia aurinkokennoja
23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita

Näytä lisää »