Egy új fotokatalizátorral hatékonyabban bontható le a víz napenergiával

A napenergia tiszta és könnyen hozzáférhető, a problémát az éjszakai órák okozzák, ilyenkor az energiát akkumulátorokban kell tárolni vagy a fotokatalízis nevű folyamatban elraktározni – melyben a napenergiát a tüzelőanyagok előállítására használják.

A fotokatalitikus víz bontás során a napenergia segítségével a vizet hidrogénre és oxigénre bontják. Ezt a hidrogén és oxigén elegyet ezután egy üzemanyag cellában újra lehet egyesíteni – miközben nagy mennyiségű energiát szabadítanak fel.

Most egy új anyag csoport – a halogén kettős perovszkitek – épp megfelelő tulajdonságokkal rendelkezhet a víz bontáshoz. Egy ilyen fotokatalizátor létrehozása hatalmas áttörést jelenthet a szakterületen.

A kutatók már eddig rengeteg különböző fotokatalizátor anyagot teszteltek – többek között például a titán dioxidot (TiO2) is. Amíg a titán dioxid képes a napfény segítségével lebontani a vizet, mivel a fény áteresztésére képtelen ezért a folyamat hatásfoka igen elenyésző  – csupán a felület legfelső rétegében zajlik lebontás. Emiatt eddig a fotokatalizátorokon alapuló technológia nem került bele semmilyen forgalomba lévő termékbe.

Most azonban az Oxford Egyetem kutatói egy szuperszámítógéppel felvértezve kiszámolták négy halogén kettős perovszkit állapotát és megállapították, hogy a Cs2BiAgCl6 és a Cs2BiAgBr6 anyagok lényegesen jobb hatásfokúak lehetnek mint a TiO2 – mivel lényegesen több fényt képesek elnyelni. Ezen felül az anyagok képesek a titán dioxidhoz hasonlóan a víz lebontásához szükséges elektronok és pozitív töltésű lyukak előállítására is. Ezek a tulajdonságok csak nagyon kevés anyagban vannak meg egyszerre és a kutatók sem biztosak abban, hogy ezek a molekulák biztosan működni fognak, viszont a tulajdonságaik alapján megfelelőek a célra.

Eredetileg napelemek készítéséhez használható anyagok után kutattak, mivel a perovszkiteket az elmúlt években egyre nagyobb érdeklődés övezi és a szilikon alapú napelemek ólommal és perovszkittel történő kiegészítése lényegesen javította a napelemek hatásfokát. Azonban a technológia aggályokat vetett fel, mivel az ólomnak komoly környezetkárosító hatásai lehetnek.

2016-ban számítógépes szimulációk segítségével a kutatók felfedeztek egy új perovszkitet, aminek a felhasználásához már nem volt szükség az ólom bevonására. Az új tanulmány szerint viszont ezek az anyagok még ennél többre is képesek lehetnek és a vízbontás terén is felhasználhatóvá válhatnak.

A kutatás jelenleg elméleti szinten mozog  és csupán feltétezik, hogy az anyag képes kristályszerkezetet alkotni. A kutatás következő lépése során kísérletileg is igazolni szeretnék az anyag működését a valódi világban is. Addig is a szimulációk segítségével azt is meg szeretnék vizsgálni, hogy az anyagoknak létezhet e más felhasználási területe is – például a fény érzékelés technológiában.

Forrás: aip.scitation.org | Kép: George Volonakis

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

1 Hozzászólás

  1. Szeretnék PEZSGŐT bontani! Végre napelemnek mondják és nem fotovoltaikus elemnek. Így hívták azt bizony évtizedeken keresztül, hogy NAPELEM. Köszönöm! 🙂

    válasz küldése

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.

Ez a weboldal az Akismet szolgáltatását használja a spam kiszűrésére. Tudjunk meg többet arról, hogyan dolgozzák fel a hozzászólásunk adatait..