Neuer wasserspaltender Katalysator für die Erzeugung von Kraftstoff aus Sonnenenergie
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Die Wasserspaltung, der Prozess der Nutzung von Sonnenenergie zur Erzeugung energieintensiver Brennstoffe, konnte dank neuer Forschungsarbeiten vereinfacht werden, an denen auch die Fakultät der Binghamton University, State University of New York, beteiligt ist.
Sonnenlicht scheint durch Wasser, Symbolbild
MartinStr; pixabay.com; CC0
"Die Grundidee ist, einen solar erzeugten Brennstoff zu erzeugen: Wasserstoffgas, das verbrannt werden kann, um bei Bedarf Energie freizusetzen, ohne Kohlendioxid freizusetzen", sagte Louis Piper, Professor für Physik an der Binghamton University. "Für die Wasserspaltung verwenden wir sichtbares Licht, um photo-angeregte negative Elektronen und positive Löcher zu erzeugen, die dann getrennt werden, um Wasser in Sauerstoff und Wasserstoffgase umzuwandeln. Die Speicherung von Gasen ist einfacher (und billiger) als der Einsatz von Batterieanlagen, so dass dieser Ansatz den Vorteil einer sauberen Energiegewinnung und -speicherung hat."
Ein Forschungsteam um Piper fand heraus, wie das "Dotieren" (oder das Hinzufügen von Metallionen) von Vanadiumpentoxid (M-V2O5) Nanodrähten die höchsten gefüllten Energieniveaus für eine effizientere Lochübertragung von den Quantenpunkten auf Nanodrähte, d.h. die Trennung der photoanregten Elektronen und Löcher, erhöht.
"Wenn Sie nicht dopen, dann gibt es eine Ansammlung von positiven Löchern, die die Quantenpunkte angreifen (sogenannte Photokorrosion)", sagte Piper. "Mit Hilfe von Berechnungen und chemischer Intuition haben wir vorhergesagt, dass die Dotierung mit Sn2+-Ionen zu einer hervorragenden Energieausrichtung und einer effizienten Ladungsabscheidung führen würde. Wir sahen eine Verzehnfachung der Menge an solar geerntetem Wasserstoff, die wir erhielten."
Die Forscher arbeiten nun mit ihren Mitarbeitern an der University of Buffalo und der Texas A&M University zusammen, um die Entwicklung von Wasserstoffgas zu verbessern, indem sie die Quantenpunkte mit Platin dekorieren.
"Wir erwarten, dass Platin die Dinge verbessert, indem es als katalytischer Standort für die Elektronen fungiert, aber unser oberstes Ziel ist es, kostengünstigere Alternativen zur Dekoration zu finden", sagte Piper.
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