Dây nano silicon thiết kế có thể sản xuất hydro từ nước và ánh sáng

Dây nano silicon thiết kế có thể sản xuất hydro từ nước và ánh sáng

    Dây nano silicon thiết kế có thể sản xuất hydro từ nước và ánh sáng

    hydrogen from water and light silicon nanowires
    Các dây nano silicon thiết kế có thể sản xuất hydro từ nước và ánh sáng

    Các nhà nghiên cứu của UNC, James Cahoon và Taylor Teitsworth, trình bày cách các dây nano silicon có thể chuyển đổi ánh sáng thành điện được thiết kế để phân tách nước thành hydro và oxy trong một bài báo xuất bản vào ngày 8 tháng 2 trên tạp chí Nature. Các hạt này có thể đại diện cho một con đường mới hướng tới việc sản xuất nhiên liệu hydro hiệu quả và có khả năng rẻ tiền từ ánh sáng mặt trời.

    Cahoon là Giáo sư của Tổ chức Gia đình Hyde và Teitsworth (Tiến sĩ '21) là cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ, cả hai đều thuộc khoa hóa học.

    Chúng tôi trò chuyện với Cahoon và Teitsworth về bài báo gần đây của họ và cách công việc của họ tiến bộ trong lĩnh vực này.

    Q: Nghiên cứu của bạn hy vọng trả lời câu hỏi nào, và bạn đã tìm thấy gì?

    Lò phản ứng huyền phù hạt phân tách nước (PSR) là giải pháp gồm các hạt nano hấp thụ ánh sáng mặt trời và sử dụng năng lượng để chuyển đổi nước lỏng thành khí oxy và hydro, một nguồn nhiên liệu không có carbon.

    “Silicon ổn định, nhiều trái đất và hấp thụ ánh sáng tốt trên phổ rộng, khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các tấm pin mặt trời phát điện.”

    “Tuy nhiên, bản thân các đặc tính điện tử của silicon ngăn cản nó tạo ra năng lượng cần thiết để tách nước. Tận dụng công trình trước đây của chúng tôi về tổng hợp dây nano silicon — tinh thể dài nhưng mỏng — nhóm nghiên cứu của chúng tôi đã phát triển các hạt dựa trên silicon đầu tiên có khả năng tạo ra hydro khi lơ lửng trong nước tinh khiết và được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời.”

    H: Nghiên cứu của bạn sẽ giúp chúng tôi làm gì trong tương lai mà chúng tôi không thể làm bây giờ?

    Trả lời: “Mặc dù đã có những minh chứng trước đây về PSR có khả năng tạo ra hydro khi được chiếu sáng bằng tia cực tím, nhưng hầu hết không có khả năng hấp thụ ánh sáng khả kiến và không có loại nào có thể hấp thụ ánh sáng hồng ngoại. Tuy nhiên, hầu hết ánh sáng phát ra từ mặt trời của chúng ta là ánh sáng nhìn thấy được và hồng ngoại.”

    “Silicon hấp thụ cả ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại, có nghĩa là nó có thể hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời hơn và tạo ra hydro hiệu quả hơn. Do đó, các hạt mà chúng tôi đã phát triển đại diện cho một con đường mới hướng tới việc sản xuất nhiên liệu hydro hiệu quả và có khả năng rẻ tiền từ ánh sáng mặt trời.”

    H: Điều này mới hoặc khác biệt đáng kể so với các nghiên cứu khác trong lĩnh vực này như thế nào?

    Trả lời: “Các tấm pin mặt trời bao gồm nhiều pin mặt trời nhỏ hơn được kết nối bằng điện để điện áp và công suất của chúng là phụ gia. Chúng tôi đã lấy cảm hứng từ điều này và thiết kế các dây nano silicon của chúng tôi có nhiều “tế bào năng lượng mặt trời” dọc theo trục của chúng để chúng có thể tạo ra năng lượng cần thiết để tách nước. Thiết kế này chưa từng có trong các thiết kế lò phản ứng trước đây và cho phép silicon được sử dụng lần đầu tiên trong PSR.”

    Nghiên cứu của Cahoon tập trung vào quá trình tổng hợp hóa học của vật liệu nano bán dẫn với các tính chất vật lý độc đáo có thể hỗ trợ nhiều loại công nghệ, từ pin mặt trời đến bộ nhớ thể rắn. Tiêu đề bài báo là “Tách nước với các siêu mạng p-i-n silic lơ lửng trong dung dịch.” Đọc một bản tóm tắt nghiên cứu.

    Zalo
    Hotline