Fotokatalytiske optiske fibre omdanner vand til solbrændstof

Forskere ved University of Southampton har omdannet optiske fibre til fotokatalytiske mikroreaktorer, der omdanner vand til brintbrændstof ved hjælp af solenergi.

Den banebrydende teknologi dækker indersiden af ​​mikrostrukturerede optiske fiberrør (MOFC'er) med en fotokatalysator, der-med lys-genererer brint, der kan drive en lang række bæredygtige applikationer.

Kemikere, fysikere og ingeniører i Southampton har offentliggjort deres konceptbevis i ACS Photonics og vil nu etablere bredere undersøgelser, der demonstrerer platformens skalerbarhed.

MOFC'erne er udviklet som højtryksmikrofluidreaktorer af hvert hus med flere kapillærer, der passerer en kemisk reaktion langs stokens længde.

Ved siden af ​​brintproduktion fra vand, det tværfaglige forskerhold undersøger fotokemisk omdannelse af kuldioxid til syntetisk brændstof. Den unikke metode præsenterer en potentielt gennemførlig løsning for vedvarende energi, eliminering af drivhusgasser og bæredygtig kemisk produktion.

Dr. Matthew Potter, Kemisk forsker og hovedforfatter, siger:"At kunne kombinere lysaktiverede kemiske processer med optiske fibres fremragende lysudbredelsesegenskaber har et stort potentiale. I dette arbejde viser vores unikke fotoreaktor betydelige forbedringer i aktivitet i forhold til eksisterende systemer. Dette som et ideelt eksempel på kemiteknik til en grøn teknologi fra det 21. århundrede. "

Fremskridt inden for optisk fiberteknologi har spillet en stor rolle inden for telekommunikation, datalagring og netværkspotentiale i de seneste år. Denne seneste forskning involverer eksperter fra Southamptons Optoelectronics Research Center (ORC), en del af Zepler Institute for Photonics and Nanoelectronics, at trykke på fibrernes hidtil usete kontrol med lysudbredelse.

Forskerne belægger fibrene med titaniumoxid, dekoreret med palladium nanopartikler. Denne fremgangsmåde gør det muligt for de overtrukne stokke samtidig at fungere som både vært og katalysator for den kontinuerlige indirekte vandspaltning, med methanol som offerreagens.

Dr. Pier Sazio, undersøgelse medforfatter fra Zepler Institute, siger:"Optiske fibre danner det fysiske lag af det bemærkelsesværdige fire milliarder kilometer lange globale telekommunikationsnetværk, i øjeblikket bifurcating og ekspanderer med en hastighed på over Mach 20, dvs. over 14, 000 fod/sek. Til dette projekt, vi genanvendte denne ekstraordinære produktionskapacitet ved hjælp af faciliteter her på ORC, at fremstille meget skalerbare mikroreaktorer fremstillet af rent silicaglas med ideelle optiske transparensegenskaber til solfotokatalyse. "

Det nye papir i American Chemical Society (ACS) journal ledes af Matthew, med bidrag fra kemiprofessor Robert Raja, Alice Oakley og Daniel Stewart, ORC's Dr. Pier Sazio og Dr. Thomas Bradley, og Engineering's Dr. Richard Boardman på µ-VIS X-ray Imaging Center.

Forskningen bygger på fund fra Engineering and Physical Sciences Research Council finansieret fotoniske fiberteknologier til katalyse af solbrændstoffer (EP/N013883/1).

Professor Robert Raja, undersøgelse medforfatter og professor i materialekemi og katalyse, siger:"I løbet af de sidste 15 år har Vi har været banebrydende for udviklingen af ​​en forudsigelig platform til design af multifunktionelle nanokatalysatorer, og vi er glade for, at dette partnerskab med ORC vil føre til multiskalaudviklinger inden for fotonik og katalyse. "