Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Повышение эффективности преобразования порошкообразных фотокатализаторов, генерирующих водород из воды под действием видимого света

Повышение эффективности преобразования порошкообразных фотокатализаторов, генерирующих водород из воды под действием видимого света
Повышение эффективности преобразования порошкообразных фотокатализаторов, генерирующих водород из воды под действием видимого света

В 2019 году профессор Домен Казунари и его коллеги по специальному контракту Университета Шиншу разработали порошкообразный оксисульфидный фотокатализатор Y 2 Ti 2 O 5 S 2 , который поглощает солнечный свет с длиной волны ниже 650 нм и расщепляет воду на водород и кислород.

Этот фотокатализатор непрерывно расщепляет воду на водород и кислород в объемном соотношении 2:1 в течение 20 часов, и теоретически можно ожидать достижения эффективности преобразования более 10%. Однако текущая эффективность преобразования составляет менее 1%, и необходимо дальнейшее усовершенствование фотокатализатора, но принципы не были ясны.

В сотрудничестве с партнерами по исследованиям исследователи AIST выяснили условия, необходимые для оксисульфидного фотокатализатора Y 2 Ti 2 O 5 S 2 , который расщепляет воду на водород и кислород под действием видимого света , для достижения эффективности преобразования солнечной энергии в энергию реакции ( далее «эффективность преобразования») более 10% для практического использования.

В этом исследовании с помощью спектроскопии нестационарного поглощения была зарегистрирована концентрация фотовозбужденных носителей Y 2 Ti 2 O 5 S 2 во времени в диапазоне шести порядков величины от 1 пикосекунды до 1 микросекунды, а также физические свойства, такие как время жизни фотовозбужденного носителя (далее «время жизни носителя») в виде порошка были получены путем анализа зарегистрированных данных.

Затем было выполнено моделирование с использованием физических свойств, чтобы получить взаимосвязь между эффективностью преобразования и размером частиц порошка. Было обнаружено, что эффективность преобразования может превышать 10% при уменьшении размера частиц менее 1 микрометра. Кроме того, анализ моделирования, предполагающий, что эффект легирования увеличивает время жизни носителей, показал, что эффективность преобразования превышает 10% за счет снижения концентрации электронов до 1/100 текущего уровня.

Результаты этого исследования дают количественные ориентиры для дальнейшего повышения эффективности преобразования оксисульфидных фотокатализаторов и разработки новых материалов, которые более эффективно генерируют водород из воды.

Теги: вода, фотон, энергия

В тренде