Первая полностью интегрированная наносистема искусственного фотосинтеза

Первая полностью интегрированная наносистема искусственного фотосинтеза

Ученые из Национальной Лаборатории Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) создали первую всецело интегрированную наносистему для неестественного фотосинтеза, в которой солнечная энергия напрямую конвертируется в химическое горючее.

«Как и хлоропласты в зеленых растениях, каковые реализовывают фотосинтез, отечественная неестественная фотосинтетическая совокупность складывается из двух полупроводниковых поглотителей света – межфазного слоя для переноса заряда и пространственно поделённых сокатализаторов», говорит Peidong Yang, химик из Лаборатории Беркли и глава изучения.

«Для облегчения солнечного расщепления воды, в отечественной совокупности мы синтезировали нанопроводные гетероструктуры древообразной формы. Визуально массив этих наноструктур сильно похож на неестественный лес».

«В естественном фотосинтезе поглощенная энергия солнца создаёт заряженные носители, каковые делают химические реакции в отдельных областях хлоропласт», говорит Yang. «Мы интегрировали отечественную нанопроводную гетероструктуру в функциональную совокупность, которая имитирует объединения хлоропласт и снабжает концептуальную схему для улучшенной конвертации солнечной энергии в горючее».

В то время, когда солнечный свет поглощен пигментированными молекулами в хлоропласте, заряженные электроны генерируют перемещения молекул, пока это не приведет к превращению диоксида углерода в углеводные сахара. Эта электронная транспортная цепь именуется схемой Z из-за картины перемещений, напоминающей букву Z.

Peidong Yang и его коллеги кроме этого применяют в собственной совокупности схему Z, но используют два изобильных и устойчивых полупроводниковых материала – оксид и кремний титана. Кремний употребляется для фотокатода, генерирующего водород, а оксид титана для генерирующего кислород фотоанода.

Древоподобная архитектура использована для большого повышения эффективности совокупности. Как деревья в настоящем лесу, плотные массивы неестественных нанодеревьев подавляют отражение света и увеличивают площадь химических реакций.

Под неестественным освещением эта интегрированная неестественная совокупность достигает показателя эффективности конвертации солнечного света в горючее в 0,12%. Не смотря на то, что, в сравнении с природными процессами фотосинтеза, данный показатель не так высок и должен быть улучшен для коммерческого применения.

Источник: Lawrence Berkeley National Laboratory.

Объединённый центр искусственного фотосинтеза


Темы которые будут Вам интересны:

Читайте также: