TMDC Nanoflakes Gör ny typ av foto Solar Cell

- Feb 18, 2017 -

Volfram diselenid nanoflakes kan användas för att kemiskt omvandla koldioxid till kolmonoxid i en jonisk vätska. Detta är den nya fynd från forskare vid University of Illinois i Chicago vars "foto" enheten fungerar med enbart solljus. Den nya typen av solcell skulle kunna användas för att ta bort koldioxid från atmosfären och producerar bränsle samtidigt.


Elektrokemiskt reducera CO2 skulle i princip vara ett bra sätt att återvinna denna växthusgas tillbaka till bränsle. Men existerande katalysatorer för denna reaktion är alldeles för ineffektiva.

En grupp ledd av Amin Salehi-Khojin   som nu testas effektiviteten av en klass av 2D material som kallas övergångsmetall dichalcogenides (TMDCs) som katalysatorer för denna reaktion. Forskarna parade materialen med en jonisk vätska som elektrolyt i en två-fack, tre-elektrod elektrokemisk cell.

Volfram diselenid gör artificiell blad

De fann att volfram diselenid var den bästa, och i sin nanoflake form överträffade bulk katalysatorer (gjord av silver, till exempel) med en faktor 60. Det var också minst dubbelt så bra som de andra nanoflake föreningar som analyserades i studien. Det är också 20 gånger billigare än en silverkatalysator.

Teamet använde sedan dess katalysator för att bygga en konstgjord blad består av två kisel triple-junction solceller som mäter 18 cm 2 till skörd ljus. Volfram diselenid och jonisk flytande katalysator består katoden i cellen medan koboltoxid i en kaliumfosfat elektrolyt består anoden.

Härma fotosyntesen

"Denna konstgjorda blad efterliknar fotoprocessen", förklarar Salehi-Khojin. "I en verklig blad är CO2 omvandlas till socker, men i vår blad omvandlas till syntesgas." Syntesgas, eller syntesgas, är en blandning av vätgas och kolmonoxid och det kan brännas direkt i gasturbiner och syntesgas motorer eller omvandlas till diesel eller andra med hög densitet kolvätebränslen såsom nafta. Salehi-Khojin säger att han och hans kollegor också kan ingenjör sin katalysator för att direkt producera socker eller andra kolväten.

Forskarna mätte den katalytiska aktiviteten per varje aktiv plats på deras konstgjorda blad när den exponeras för ljus av 100 W / cm2. Det handlar om den genomsnittliga intensiteten av solljus som når jordytan. Syntesgas produceras vid katoden och fria syre- och vätejoner produceras vid anoden. Vätejonerna diffundera genom ett membran till katodsidan för att delta i CO 2 reduktionsreaktion.

solfarmer

"Denna reaktion var 1000 gånger bättre än vad som uppmätts för silvernanopartiklar och 60 gånger bättre än vår tidigare arbete som utförts på bulk molybdendisulfid," Salehi-Khojin berättar nanotechweb.org. "Vad mera är, är effektiviteten sol-till-bränsleomvandling för systemet 4,6%, vilket är 2,5% upp från tidigare system."

Sådana konstgjorda blad kan användas för att göra solfarmer bredvid kemiska och kraftverk för att omvandla CO 2 från avgasströmmar bränslen med bara energin från solen, tillägger han. "På detta sätt kan vi inte bara åtgärda CO2 men även lagra solenergi i form av kemiska bindningar, som är det mest effektiva sättet att lagra denna energi."

Illinois lag, rapporterar sitt arbete i Science DOI: 10.1126 / science.aaf4767 s ays att det hoppas nu att skala upp sitt system i samarbete med industrin och har redan ansökt om en provisorisk patentansökan.


Ett par:De ledande bläck och klistra in Business: allt förändras Nästa:Forskare vid W.Va. högskolor finns fynd från ekonomiska, gemenskapens inverkan forskningsprojekt