Dr. Virgil Andrei, descoperire revoluționară: Dispozitivele realizate din material pe bază de carbon produc hidrogen curat din apă

Descoperirile, conduse împreună de dr. Virgil Andrei, cercetător la St John's College, Universitatea din Cambridge, împreună cu cadre universitare de la Imperial College London, ar putea ajuta la abordarea uneia dintre problemele cheie în producția de combustibil solar, unde în prezent abundă în absorbția luminii. Materialele sunt limitate fie prin performanță, fie prin stabilitate, potrivit Business News.

Combustibilii cu hidrogen vor juca un rol-cheie în tranziția către decarbonizarea completă și în atingerea obiectivului Regatului Unit de a reduce emisiile nete până în 2050.

Cu cea mai mare parte a hidrogenului fiind furnizat în prezent din combustibili fosili, cercetătorii lucrează acum pentru a găsi modalități de a genera mai mult hidrogen în mod durabil. O modalitate de a realiza acest lucru este construirea de dispozitive care pot diviza lumina soarelui și apa pentru a produce hidrogen verde.

În timp ce multe materiale care absorb lumina au fost testate pentru a produce hidrogen verde, cele mai multe se degradează rapid atunci când sunt în contact cu apa. 

Oxiiodul de bismut (BiOI) este un substitut netoxic al semiconductorilor care a fost trecut cu vederea pentru aplicațiile cu combustibili solari din cauza stabilității sale slabe în apă. Dar pe baza descoperirilor anterioare în potențialul Bi Ol, cercetătorii au decis să revizuiască promisiunea acestui material pentru producerea de hidrogen verde.

Dr Robert Hoy, lector în cadrul Departamentului de Materiale de la Imperial College London, a explicat: ”Oxidul de bismut este un material fotoactiv atractiv, cu niveluri de energie în condițiile potrivite pentru scindarea apei”.

Profesorul Judith Driscoll, de la Departamentul de Știința Materialelor și Metalurgie, Universitatea din Cambridge, a declarat: ”Lucrăm la acest material de ceva timp, având în vedere potențialul său mare de aplicații, precum și simplitatea de fabricație, toxicitatea scăzută și stabilitatea bună. A fost grozav să combin expertiza diferitelor grupuri de cercetare de la Cambridge cu Imperial.”

Succes în producția de combustibil solar

Echipa de cercetători a creat dispozitive care imită procesul natural de fotosinteză care are loc în frunzele plantelor, cu excepția faptului că produc combustibili precum hidrogenul în loc de zaharuri. 

Aceste dispozitive cu frunze artificiale au fost fabricate din BioOI și alte materiale durabile, care recoltează lumina soarelui pentru a produce O, H2 și CO.

Cercetătorii au găsit o modalitate de a crește stabilitatea acestor dispozitive cu frunze artificiale prin inserarea BiOI între două straturi de oxid. Structura robustă a dispozitivului pe bază de oxizi a fost acoperită în continuare cu o pastă de grafit hidrofugă, pentru a preveni infiltrarea umezelii. Acest lucru a crescut stabilitatea pixelilor care absorb oxi-iodură de bismut de la minute la luni în care dispozitivele au fost lăsate în depozit.

Aceasta este o descoperire semnificativă care transformă BiOI într-un recoltator de lumină viabil pentru producția stabilă de hidrogen verde.

Unul dintre autorii principali, Dr. Robert Jagat (Departamentul de Știința Materialelor și Metalurgie, Universitatea din Cambridge), a spus: ”Aceste straturi de oxid îmbunătățesc capacitatea de a produce hidrogen în comparație cu BiOI de sine stătător”.

Cercetătorii au descoperit în continuare că dispozitivele cu frunze artificiale cu mai multe zone ușor tăiate (numite „pixeli”) au prezentat performanțe mai mari decât dispozitivele convenționale cu un singur pixel mare de dimensiuni similare. 

Coautorul principal, Dr. Virgil Andrei, de la Departamentul de Chimie din Cambridge, explică:

”Chiar dacă unii pixeli sunt defecți, am putut să-i deconectam, astfel încât să nu afecteze restul. Ceea ce înseamnă că putem menține performanța pixelilor mai mici pe o zonă mai mare.”

Această performanță crescută a permis dispozitivului nu numai să producă hidrogen, ci și să reducă CO într-un gaz de sinteză, un intermediar important în sinteza industrială a substanțelor chimice și farmaceutice.

Noile modalități de a face dispozitivele cu frunze artificiale BiOI mai stabile pot fi acum traduse în alte sisteme noi, ajutând să le conducă spre comercializare.

”Aceasta este o dezvoltare interesantă! În momentul de față, puține sisteme solare de combustibil prezintă o stabilitate care este potrivită pentru aplicațiile din lumea reală. Cu această lucrare, facem un pas înainte spre stabilirea unei economii circulare de combustibil”, a spus prof. Irvine Reisner (Departamentul de Chimie, Cambridge), unul dintre autorii corespunzători.

  Fiți la curent cu ultimele noutăți. Urmăriți DCNews și pe Google News