ساخت برگ مصنوعی توسط محققان کشور راهکاری برای جایگزینی انرژی‌های پاک

یکشنبه 2 دی 1397 - 20:13
کد مطلب: 990653
1

محققان در دانشگاه تحصیلات تکمیلی موفق به ساخت برگ مصنوعی شدند که طراحی سیستم های کاتالیزوری برای فتوسنتز مصنوعی با قابلیت بالا از اهداف این انجام این طرح است.

به گزارش گروه علم وفناوری ایسکانیوز، محققان در دانشگاه تحصیلات تکمیلی زنجان با پشتیبانی صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران معاونت علمی موفق به ساخت یک برگ مصنوعی شدند.

هدف از این پروژه ساخت یک برگ مصنوعی با قابلیت اکسایش و کاهش آب یا کربن دی اکسید با استفاده از نور کاتالیزگرهای فعال در شرایط مختلف نوری و الکتروشیمیایی است. با توجه به اهمیت سوخت های هیدروژنی به عنوان جایگزین سوخت های فسیلی، استفاده از منبع ارزان و در دسترس خورشید و کاتالیزگرهای ارزان قیمت و غیر سمی می‌تواند از اهمیت بالایی برخوردار باشد. کاهش کربن دی‌اکسید نیز از جنبه‌های مختلف بسیار مهم است. بنابراین می توان طراحی سیستم های کاتالیزوری برای فتوسنتز مصنوعی با قابلیت بالا را از اهداف این طرح دانست.

همچنین درباره ضرورت اجرای این طرح نیز باید بیان کرد، با توجه به مسئله بحران انرژی در دنیا ، محققان و پژوهشگران به دنبال این هستند تا از انرژی های در دسترس، ارزان قیمت و ایمن در ساخت و تهیه مواد مهم صنعتی استفاده شود. بنابراین استفاده از نیمه رساناهای با قابلیت برانگیختگی در نور مرئی برای اکسایش آب به اکسیژن و هیدروژن از اهمیت ویژه ای بر خوردار است. در این میان طراحی سیستم هایی که بتوانند قابلیت جدایی ناقلین بار و فعالیت نور کاتالیزگری بالایی را در این واکنش فراهم کنند مهم و قابل بررسی است.

بر اساس این گزارش، فتوسنتز مصنوعی یک زمینه تحقیقاتی است که هدف آن تقلید هوشمندانه از فرایند طبیعی فتوسنتز و تولید مواد و انرژی با استفاده از نور خورشید است. این اصطلاح معمولا به هر طرح که شامل گرفتن انرژی از نور خورشید و ذخیره آن در پیوندهای شیمیایی باشد اشاره می کند. تجزیه آب یا الکترولیز نوری، شکل های از فتوسنتز مصنوعی است که با استفاده از نور خورشید آب را به هیدروژن و اکسیژن تبدیل می کند. برگ مصنوعی شامل اکسایش آب با کاتالیزورهای اکسنده و کاهنده در شرایط خنثی است.

همچنین کاتالیزگرها به ویژه نیمه رساناها با قابلیت تولید الکترون و حفره در اثر جذب نور نقش مهمی در تبدیل انرژی نورانی به شیمیایی ایفا می کنند. نیمه رساناهای با گاف انرژی کوچک به خوبی در نور مرئی فعال می شوند. اما مشکل اصلی در این مورد باز ترکیب الکترون - حفره و در نتیجه کاهش فعالیت نور کاتالیزگری است. قرارگیری نیمه رساناهای با سطوح متفاوت باند هدایت و ظرفیت در کنار هم و یا قرارگیری فلزات بر روی سطح می تواند باعث کاهش باز ترکیب حاملین بار و در نتیجه افزایش فعالیت نور کاتالیزگری شود. نیمه رسانا به دو دسته نوع n و نوع p تقسیم می شوند. در نوع n اکثریت ناقلین بار الکترون ها و در نوع p رسانش در اثر حرکت حفره در لایه ظرفیت ایجاد می¬شود. از نیمه رساناهای نوع n می¬توان به ZnO و TiO2, WO3, Fe2O3, BiVO4 و نوع p به CuFeO2, CuFeS2, CuO2 و g-C3N4 اشاره کرد.

از اهداف این طرح استفاده از نیمه رسانای فعال در نور مرئی برای اکسایش آب است. بنابراین برای افزایش فعالیت نور کاتالیزگرها طراحی ساختارهایی شامل اتصال دو نیمه رسانا بطور مستقیم و یا برروی الکترودهای آند و کاتد سل های فوتو الکترو به منظور افزایش جدایی بار پیشنهاد شد. سیستم طرح Z بعنوان الگویی از فتوسنتز طبیعی ، شامل دو کروموفور جداگانه از ترکیبات فعال نوری است. طراحی این سیستم امکان تولید اکسیژن و هیدروژن در نیمه پیل های جداگانه، امکان جدایی ناقلین بار و در نتیجه افزایش فعالیت نور کاتالیزوری را به همراه دارد.

انتهای پیام/

169 / 159

نظرات

1- لطفا نظرات خود را با حروف فارسی تایپ کنید.
2- نظرات حاوی مطالب توهین‌آمیز یا بی‌احترامی به اشخاص، قومیت‌ها، عقاید دیگران و مغایر با قوانین کشور منتشر نمی‌شود.
3- نظرات پس از تایید منتشر می‌شود.

ایسکاTV

اخبار پر بازدید

آخرین اخبار