Ny vandspaltningskatalysator kunne gøre det lettere at generere solbrændstof

Vandspaltning, processen med at høste solenergi for at generere energitætte brændstoffer, kunne forenkles takket være ny forskning, herunder fakultetet ved Binghamton University, State University of New York.

"Nøgleideen er at generere et solbrændstof:brintgas, som kan brændes for at frigive energi efter behov uden at frigive kuldioxid, " sagde Binghamton University Associate Professor of Physics Louis Piper. "For vandspaltning, vi bruger synligt lys til at generere foto-exciterede negative elektroner og positive huller, som derefter adskilles for at katalysere vand til oxygen og brintgasser. Opbevaring af gasser er mere ligetil (og billigere) end at bruge batteriopsætninger, så denne tilgang har fordelen ved at høste og opbevare ren energi."

Et forskerhold inklusive Piper fandt ud af, hvordan "doping" (eller tilføje metalioner) til vanadiumpentoxid (M-V2O5) nanotråde hæver de højeste fyldte energiniveauer for mere effektiv huloverførsel fra kvanteprikkerne til nanotråde, dvs. adskillelse af de fotoexciterede elektroner og huller.

"Hvis du ikke doper dig, så er der en opbygning af positive huller, der korroderer kvanteprikkerne (benævnt fotokorrosion), " sagde Piper. "Ved brug af beregning og kemisk intuition, vi forudsagde, at doping med Sn2+ ioner ville resultere i fremragende energijustering og effektiv ladningsadskillelse. Vi så en ti gange stigning i mængden af ​​solfanget brint, vi opnåede."

Forskerne arbejder nu sammen med deres samarbejdspartnere ved University of Buffalo og Texas A&M University for at forbedre udviklingen af ​​brintgas ved at dekorere kvanteprikkerne med platin.

"Vi forventer, at platin forbedrer tingene ved at fungere som et katalytisk sted for elektronerne, men vores ultimative mål er at finde billigere alternativer at dekorere med, sagde Piper.

Forskere ved Diamond Light Source og Brookhaven National Laboratory bidrog også til dette papir.