【冠軍納米結構可以提高太陽能水拆分儲存格】

明道 · 發表於 2014-1-28 06:45:47

【冠軍納米結構可以提高太陽能水拆分儲存格】

透射電鏡技術

在瑞士和以色列研究人員成功地製作效率最高的金屬氧化物 photoanode 到目前為止的光電化學細胞 (PECs) — — 產生氫在一個稱為"水分裂"的過程中使用的陽光的設備中使用。

新型的壯舉，涉及準確地描繪在胸肌中使用的鐵氧化物納米結構，可以説明在未來更多高效的太陽能電池的發展。

太陽能水分裂，水被分離成氧和氫用陽光，可能是清潔和可再生的方式來產生能量。

研究人員正忙著尋找在這一過程中使用的高效率太陽電池光電極材料。

一種材料是赤鐵礦 (鐵銹)。

鐵是廉價和豐富，和赤鐵礦已理論太陽能氫轉換效率高的 14-17%。

然而，它是目前尚不清楚這種材料中的缺陷是如何影響其能力將太陽能轉化為氫燃料和為何一些赤鐵礦電極似乎要比其他人更有效率。

為了回答這些問題，由 Michael Graetzel 的高等理工學院 Fédérale de 洛桑和艾羅斯柴爾德的以色列科技學院領導團隊決定調查如何與結構有關的赤鐵礦中的單納米級別的性能。

在個人、釐米大小的水分解電極可以有數十億的單個納米結構，解釋了團隊成員斯科特 · 沃倫。

直到現在，然而，研究人員有通常研究的結構和性能的這些納米結構的聚合和被忽視的個別結構。

沃倫說：「我們已顯示有重要分歧單個納米結構在一個單一的電極 — — 確定納米結構是否主動為分解水或完全處於非活動狀態的差異"。

分解水的新性能記錄。

通過瞭解這些差異，團隊然後開發它能夠分解水效率最高的赤鐵礦納米結構的合成技術。

研究人員使用這些"冠軍"納米結構製造能產生光電流約 4 馬釐米-2 少許的輸運。

這是有史以來取得為赤鐵礦的最高電流，事實上，任何金屬氧化物 photoanode，以及分解，水的新性能記錄說：沃倫。

"我們的方法涉及單個納米結構看，確定如何它的結構獨特的"沃倫解釋。

我們再測量通過該單個納米結構如何當前移動，有時會發現沒有電流通過。

這是因為我們在我們的實驗室中開發了一種技術傳輸電子顯微鏡 (TEM) 確定的結構缺陷 [見圖像]。然後，我們可以開始瞭解的一種結構方面對當前運輸所產生的影響。

它是資訊的這種在過去是資訊的無法訪問到研究人員"。

在表現冠軍太陽能電池最好的比喻，Swiss–Israeli 團隊所示一些納米結構是在分解水大和其他人不那麼。

在這項研究中確定的納米結構的特點是赤鐵礦晶體納米結構內的所有都朝向同一方向 — — 允許快速穿越材料的電子的東西。

研究可以説明做出更好的電池，太陽能和燃料電池，聲稱沃倫，雖然仍有很多工作要做。

雖然我們這一家搜索的赤鐵礦的表現比任何其他相當便宜和穩定的材料，我們仍然需要改進其性能，他說。

繼續以這種方式的赤鐵礦的納米結構的特點將説明我們找出缺陷和其他阻礙其太陽能分解水效率的瓶頸。

這項研究發表在自然材料.

關於作者

貝爾 Dumé 是nanotechweb.org的特約編輯

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