TMDC Nanoflakes Rende nuovo tipo di cella solare fotosintetica

- Feb 18, 2017 -

Nanoflakes Tungsten diseleniuro possono essere utilizzati per convertire chimicamente anidride carbonica monossido di carbonio in un liquido ionico. Questa è la nuova scoperta da ricercatori della University of Illinois a Chicago il cui dispositivo di "fotosintesi" funziona utilizzando solo la luce del sole. Il nuovo tipo di cella solare potrebbe essere usato per rimuovere il carbonio dall'atmosfera e produrre combustibile allo stesso tempo.


Elettrochimica riducendo CO 2 potrebbe, in linea di principio, essere un buon modo di riciclare questo gas a effetto serra di nuovo in combustibili. Tuttavia, catalizzatori esistenti per questa reazione sono troppo inefficienti.

Un team guidato da Amin Salehi-Khojin   come ora testato l'efficienza di una classe di materiali 2D chiamato dichalcogenides metalli di transizione (TMDCs) come catalizzatori per questa reazione. I ricercatori abbinati i materiali con un liquido ionico come elettrolita all'interno di una due compartimenti, tre elettrodi cella elettrochimica.

Tungsteno diseleniuro rende foglia artificiale

Essi hanno scoperto che il tungsteno diselenide era il migliore, e nella sua forma nanoflake, superato catalizzatori sfusi (in argento, per esempio) di un fattore di 60. E 'stato anche almeno due volte buono come gli altri composti nanoflake analizzati nello studio. E 'anche 20 volte più conveniente di un catalizzatore d'argento.

Il team ha poi utilizzato il suo catalizzatore per costruire una foglia artificiale fatta di celle fotovoltaiche a tripla giunzione di silicio due di 18 cm 2 alla luce del raccolto. Il diselenide tungsteno e catalizzatore liquido ionico costituito il catodo nella cella mentre l'ossido di cobalto in un elettrolita potassio fosfato costituito l'anodo.

Imitando il processo di fotosintesi

"Questa foglia artificiale imita il processo di fotosintesi", spiega Salehi-Khojin. "In una foglia vera, la CO 2 viene convertito in zucchero ma nel nostro foglio viene convertito in gas di sintesi." Syngas, o gas di sintesi, è una miscela di idrogeno e monossido di carbonio e può essere bruciato direttamente in turbine a gas e syngas motori o convertiti in diesel o altri idrocarburi ad alta densità come nafta. Salehi-Khojin dice che lui ei suoi colleghi può anche progettare il loro catalizzatore di produrre direttamente zuccheri o di altri idrocarburi.

I ricercatori hanno misurato l'attività catalitica per ogni sito attivo sulla loro foglia artificiale quando è stato esposto alla luce di 100 W / cm 2. Si tratta di circa l'intensità media di luce solare che raggiunge la superficie terrestre. Syngas è prodotta al catodo e liberi dell'ossigeno e ioni idrogeno vengono prodotti all'anodo. Gli ioni idrogeno diffondono attraverso una membrana al lato catodo di partecipare alla reazione di riduzione di CO 2.

parchi solari

"Questa reazione è 1000 volte meglio di quello misurato per nanoparticelle d'argento e 60 volte meglio rispetto al nostro precedente lavoro condotto su massa disolfuro di molibdeno," Salehi-Khojin dice nanotechweb.org. "Inoltre, l'efficienza di conversione solare-combustibile per il sistema è 4,6%, che è 2,5% fino dai sistemi precedenti."

Tali foglie artificiali potrebbero essere usati per fare parchi solari accanto a impianti chimici e di potenza per la conversione di CO 2 da flussi di gas di scarico di combustibili utilizzando solo l'energia dal Sole, aggiunge. "In questo modo non possiamo solo porre rimedio CO 2, ma anche immagazzinare l'energia del sole sotto forma di legami chimici, che è il modo più efficiente di immagazzinare questa energia."

Il team Illinois, riportando il suo lavoro in Science DOI: 10.1126 / science.aaf4767 s ays che ora spera di scalare il suo sistema in collaborazione con l'industria e ha già depositato un brevetto provvisorio.


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