Ανακάλυψη φέρνει την παραγωγή ανανεώσιμων καυσίμων ένα βήμα πιο κοντά από ποτέ.

Ανακάλυψη φέρνει την παραγωγή ανανεώσιμων καυσίμων ένα βήμα πιο κοντά από ποτέ.

Το πυρίτιο είναι είναι το πλέον απαραίτητο στοιχείο της ηλεκτρονικής εποχής και χρησιμοποιείται κατά κόρον από τα μικροσκοπικά μικροτσίπ έως τις οθόνες LCD. Το συγκεκριμένο μεταλλοειδές ημιαγωγό παίζει κεντρικό ρόλο στις συσκευές που ορίζουν τη σύγχρονη ζωή.

Αλλά οι χρήσεις πυριτίου πηγαίνουν πολύ πέρα ​​από την πληροφορική και τα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης. Είναι πρακτικό σε όλες τις βιομηχανικές και τεχνολογικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της ηλιακής τεχνολογίας. Το μαύρο πυρίτιο, μια παραλλαγή που απορροφά 99 τοις εκατό του φωτός, είναι το τέλειο υλικό κατασκευής για ισχυρούς ηλιακούς συλλέκτες.

Τώρα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Wisconsin-Madison, με επικεφαλής τον καθηγητή Xudong Wang και οι συνεργάτες του αναφέρουν μια σημαντική ανακάλυψη και συνάμα μία σπουδαία καινοτομία στη νανοτεχνολογία που θα μπορούσε να ταράξει τα λιμνάζοντα νερά της επιστήμης και να βοηθήσει στην επανάσταση παραγωγής καθαρών καυσίμων.

Η υπόσχεση -και η πρόκληση- έγκειται στην ειδική νανοδομή μαύρου πυριτίου. Το τυπικό πυρίτιο έχει μια νανοδομή που είναι σχετικά ομαλή. Εν τω μεταξύ, η νανοδομή μαύρου πυριτίου είναι πολύ τραχιά. Αυτή η χοντρή υφή αναγκάζει το εισερχόμενο φως να αναπηδήσει πίσω στο πυρίτιο και όχι να αντανακλάται όπως θα ήταν με το τυπικό πυρίτιο.

Η ποιότητα απορρόφησης φωτός καθιστά το μαύρο πυρίτιο ελκυστικό υλικό για ηλιακούς συλλέκτες, οι οποίοι πρέπει να απορροφούν όσο το δυνατόν περισσότερη ηλιακή ενέργεια για να μεγιστοποιήσουν την αποδοτικότητά τους. Η τεχνολογία είναι καλά ανεπτυγμένη και υπάρχουν άλλοι τρόποι με τους οποίους οι ιδιότητες απορρόφησης φωτός του μαύρου πυριτίου θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες.

Αν οι ερευνητές μπορέσουν να κατανοήσουν πλήρως πώς να ξεπεράσουν ένα βασικό εμπόδιο που δημιουργεί η ακατέργαστη νανοδομή του μαύρου πυριτίου, προφανώς θα έχει επιτευχθεί ένα μεγάλο βήμα στον τομέα της τεχνολογίας.

Η έρευνα του Wang επικεντρώνεται σε αυτό το εμπόδιο. Ελπίζει να χρησιμοποιήσει το μαύρο πυρίτιο ως ηλιακή γεννήτρια χημικής ενέργειας όπως το καύσιμο υδρογόνου . Η ιδέα είναι ότι το πυκνό μαύρο πυρίτιο που προέρχεται από την αποτελεσματική ηλιακή απορρόφηση θα μπορούσε να αξιοποιηθεί για να διασπάσει μόρια νερού και να δημιουργήσει καύσιμο υδρογόνου μέσω μιας φωτο-ηλεκτροχημικής διαδικασίας. Αυτό θα αποτελούσε μια αποτελεσματική, ανανεώσιμη και καθαρή εναλλακτική λύση για την παρουσίαση μεθόδων παραγωγής καυσίμου υδρογόνου.

Υπάρχει ένα ακόμη ζήτημα: Η επιφάνεια του μαύρου πυριτίου, ενώ είναι πλεονεκτική στις ιδιότητες απορρόφησης του φωτός, είναι πολύ ασταθής και αντιδραστική – ακριβώς λόγω της τραχιάς υφής του.

Αυτή η αντιδραστική επιφάνεια είναι ιδιαίτερα προβληματική στο πλαίσιο της παραγωγής καυσίμου υδρογόνου, επειδή το καλύτερο υγρό για την παραγωγή καυσίμου υδρογόνου με διάσπαση ατόμων υδρογόνου και οξυγόνου δεν είναι στην πραγματικότητα καθαρό νερό. Αντίθετα, τα ηλεκτρολυτικά διαλύματα όπως το υδροξείδιο του νατρίου, τα οποία είναι πιο αγώγιμα από το νερό, είναι πολύ πιο αποτελεσματικά στη φωτοηλεκτροχημική διαδικασία που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε καύσιμο υδρογόνο.

Αλλά το υδροξείδιο του νατρίου είναι ιδιαίτερα διαβρωτικό. Όταν το μαύρο πυρίτιο έρχεται σε επαφή με τη λύση – όπως πρέπει να αναλάβει την πρωτοβουλία της φωτοηλεκτρο-χημικής διαδικασίας που δημιουργεί καύσιμο υδρογόνου – η αντιδραστική επιφάνεια της διαβρωτίζει γρήγορα και γίνεται άχρηστη.

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, η ομάδα του Wang προσπάθησε να δώσει στο μαύρο πυρίτιο μια τραχεία και αντιδραστική επιφάνεια με μια προστατευτική επικάλυψη.

Η επικάλυψη έπρεπε να είναι αρκετά πυκνή για να εμποδίσει τον ηλεκτρολύτη να έλθει σε επαφή με το μαύρο πυρίτιο, αλλά αρκετά λεπτό για να επιτρέψει στο πυρίτιο να απορροφήσει το ηλιακό φως. Για να το επιτύχει αυτό, ο Wang χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται εναπόθεση ατομικής στρώσης, η οποία εκθέτει μια επιφάνεια σε αέρια πρόδρομα για να δημιουργήσει μια λεπτή μεμβράνη χωρίς οπές και πολύ ομοιόμορφη. Σε αυτή την περίπτωση, ο Wang κατέβαλε ένα στρώμα διοξειδίου του τιτανίου πάχους 10 νανομέτρων επάνω στην επιφάνεια του μαύρου πυριτίου. Τα αποτελέσματα ήταν πολύ ελπιδοφόρα.

Όχι μόνο το διοξείδιο του τιτανίου παρέχει μια προστατευτική επίστρωση που εμποδίζει τον διαβρωτικό ηλεκτρολύτη να αντιδράσει με το πυρίτιο , είναι τόσο λεπτή ώστε να μην επηρεάζει την απορρόφηση του φωτός. Επίσης, ενισχύει την αποδοτικότητα ολόκληρης της διαδικασίας μετατροπής ενέργειας μειώνοντας τις επιφανειακές ατέλειες του μαύρου πυριτίου , σύμφωνα με τον Wang.

“Αυτή η εξέλιξη δείχνει πραγματικά τη σκοπιμότητα αυτής της τεχνολογίας”, λέει ο Wang. “Αυτή ήταν μια θεμελιώδης μελέτη σε έναν πολύ ενεργό ερευνητικό τομέα που νομίζω ότι μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές ερευνητικές ευκαιρίες”.

Το επόμενο βήμα για την ομάδα του Wang είναι να καταλάβουμε πώς να μεγιστοποιήσουμε τη διάρκεια ζωής της λεπτής προστατευτικής επικάλυψης . Αυτή τη στιγμή, η επικάλυψη δεν διαρκεί αρκετό καιρό για να καταστεί η τεχνολογία εμπορικά βιώσιμη. Αλλά ο Wang λέει ότι η ομάδα του έχει ήδη βελτιώσει σημαντικά τη διάρκεια ζωής του από την πρώτη τους επιτυχία στην απόδειξη της σκοπιμότητάς του. Εάν μπορούν να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής τους αρκετά, μπορεί σύντομα να είναι μια προσιτή προμήθεια καυσίμου υδρογόνου που παράγεται από ηλιακή ενέργεια , γεγονός που θα συνιστούσε εξαιρετικά καθαρή και ανανεώσιμη παροχή καυσίμων .

Προηγούμενο άρθροΔημιουργία εφαρμογών για κινητά – mobile app development
Επόμενο άρθροΗ General Motors εξαγόρασε το σύστημα lidar της Strobe
Avatar
Κατά γενική ομολογία θεωρούμε ξεγραμμένος ή πιο σωστά αποτυχημένος. Αφού σας συστήθηκα, πάμε παρακάτω. Για εμένα δεν υπάρχουν διλήμματα, γιατί ξέρω τι θέλω και τι αναζητώ στη ζωή μου. Από μικρός έπαψα να συμβιβάζομαι και άρχισα να αγωνίζομαι. Το Μοναδικό μου εργαλείο είναι το γράψιμο και η ουδέτερη σκέψη μου.
ΚΟΙΝΟΠΟΙΗΣΗ

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Παρακαλώ εισάγετε το σχόλιο σας!
Παρακαλώ εισάγετε το όνομά σας