Нанодеревья повышают эффективность получения водорода
Прорыв исследователей из Инженерной Школы Университета Калифорнии в Сан-Диего может в недалеком будущем предложить экологически чистый и очень недорогой метод получения водорода – горючего, свободного от углеродного следа – за счет применения новых древовидных наноструктур. Вертикальная древовидная структура, названную «нанодерево», употребляется для максимизации захвата солнечной энергии с последующим выделением водорода.
«С применением структуры данного типа, исходя из отечественных вычислений, земля для химических реакций улучшается, по крайней мере, в 400 тысяч раз» — сообщил врач электротехники Ке Сан, глава изучения. В отчете об изучении, размещённом в издании Nanoscale, ученые говорят, что они строили необычные леса из маленьких нанодеревьев, каковые разрешают осуществлять захват солнечной энергии намного более действенно, имитируя метод поглощения энергии, что применяют настоящие деревья.
В полной мере разумеется, что воодушевлением для команды учёных послужили разработки, которые связаны с неестественным фотосинтезом. Процесс фотосинтеза содержится в том, что растения поглощают солнечный свет, в один момент собирая углекислый газ и воду из воздуха и потом создавая углеводы для роста и питания. Команда Ван кроме этого сохраняет надежду применять механизм естественного фотосинтеза для улавливания оксида углерода из сокращения и атмосферы содержания парниковых газов в окружающей среде.
Большинство изучений в области получения водородного горючего сосредоточена на замене сегодняшних разработок, применяющих ископаемое горючее, подобными, но с применением чистых источников энергии, не имеющих побочного продукта в виде парниковых газов. Разработка команды Вана, так именуемые «3D-разветвленные наномассивы», применяет чтобы получить водород фотоэлектрохимическое расщепление воды на базе солнечного света.
Сама мысль для того чтобы солнечного электролиза далеко не нова, но главной проблемой разработок прошлых лет была большая цена платиновых катализаторов, нужных для осуществления таких химических реакций. Ранее учёными уже были созданы кое-какие альтернативы в данной области, начиная от идеи производства водорода в солнечных коллекторах и заканчивая потенциальной возможностью применения более недорогих никелевых и кобальтовых катализаторов.
Но прорыв группы Вана содержится сходу в нескольких новшествах. Во-первых, в технологии предусматривается применение обильного солнечного света, а катализаторами химических реакций выступают недорогие, но перспективные оксид и кремний цинка. Во-вторых, прорыв кроме этого включает в себя уже обрисованные выше наноразмерные изменения структуры в самом механизме поглощения солнечного света.
Этот фактор есть главным в увеличении эффективности процесса, поскольку созданные учёными «нанодеревья» идеально подходят для захвата предельного числа солнечного света.
Как сообщил Ван, секрет содержится в том, что древовидные структуры по-настоящему поглощают солнечный свет, тогда как плоские поверхности его. Он кроме этого сказал, что созданные наноструктуры напоминают клетки сетчатки в глазу человека. Казалось бы, в полной мере логичное ответ, поскольку стоит лишь взглянуть на фотографии Почвы из космоса: самые яркие места – это пустыни поверхности – и плоские океаны, каковые отражают больше всего света, тогда как территории, засаженные лесами, выглядят более чёрными.
По словам исследователей, вертикальная трёхмерная наноструктура кроме этого разрешает расширить выход водорода. Тут действует аналогия с кипящей водой: в большой кастрюле с кипящей водой пузырёк будет большим, дабы выйти на плоскую поверхность. При применения наноструктур, размер пузырька возможно минимальным, исходя из этого водород извлекается значительно стремительнее.
Более того, площадь поверхности для извлечения водорода возрастает в 400 тысяч раз.
Источник: treehugger