ელექტროენერგიის გამომუშავება არ წარმოადგენს მზის სინათლის ენერგიად გადაქცევის ერთადერთ გზას რისი გამოყენებაც ჩვენ შეგვიძლია მოთხოვნისთანავე. მზეს ასევე შეუძლია მართოს რეაქციები ქიმიური საწვავის შესაქმნელად, როგორიცაა ჰიდროგენი, რასაც შეუძლია მანქანის, სატვირთო ავტომობილის და მატარებლის ამუშავება. მეცნიერებმა კომბინირება გაუკეთეს იაფ, ჟანგზე დაფუძნებულ მასალებს წყლის დასაშლელად წყალბადად და ჟანგბადად მზის ენერგიის გამოყენებით მზის წყალბადად გადაქცევის შედეგით 1.7 პროცენტი, რაც ფიქსირებული უმაღლესი შედეგია ჟანგზე დაფუძნებული ფოტოელექტროდის სისტემისათვის.
ელექტროენერგიის გამომუშავება არ წარმოადგენს მზის სინათლის ენერგიად გადაქცევის ერთადერთ გზას რისი გამოყენებაც ჩვენ მოთხოვნისთანავე შეგვიძლია. მზეს ასევე შეუძლია მართოს რეაქციები ქიმიური საწვავის შესაქმნელად, როგორიცაა ჰიდროგენი, რასაც შეუძლია მანქანის, სატვირთო ავტომობილის და მატარებლის ამუშავება. მზის საწვავის წარმოების პრობლემას წარმოადგენს მზის-მომპოვებელი ნახევრადგამტარის წარმოება და ასევე კატალიზატორი საწვავის წარმოებისათვის. ყველაზე ეფექტური მასალები საკმაოდ ძვირია იმისათვის რათა მოხდეს საწვავის წარმოება იმ ფასად რაც კონკურენციას გაუწევს გაზოლინს. „იმისათვის რათა შევქმნათ კომერციულად სიცოცხლისუნარიანი მოწყობილობები მზის საწვავის წარმოებისათვის, მასალა და გადამუშავების ხარჯები მნიშვნელოვნად უნდა შემცირდეს მზის საწვავად გადაქცევის მაღალი ეფექტურობის მიღწევით,“ ამბობს კუონგ-შინ ჩოი, ვისკონტინ-მედისონ უნივერსიტეტის ქიმიის პროფესორი. კვლევაში რომელიც წინა კვირას გამოქვეყნდა ჟურნალში Science, ჩოიმ და პოსტდოქტორანტურის მკვლევარმა ტაე ვუ კიმმა შეათანხმეს იაფი, ჟანგზე დაფუძნებული მასალა, წყლის წყალბადად და ჟანგბადად გასაყოფად მზის ენერგიის გამოყენებით მზის წყალბადად გადაქცევის შედეგით 1.7 პროცენტი, რაც უმაღლესი ფიქსირებული შედეგია ჟანგზე დაფუძნებული ფოტოელექტროდის სისტემისათვის. ჩოიმ ბისმუთის ვანადატისაგან შექმნა მზის უჯრედი ელექტროდალექვის გამოყენებით - იგივე პროცესის გამოყენება მოხდა მოოქროვილი სამკაულების ან საფარველიანი მანქანების კორპუსის გასაკეთებლად - იმისათვის რათა გაიზარდოს სტრუქტურის ზედაპირის არეალის სიმჭიდროვე ყოველ გრამზე 32 კვადრატული მეტრი. „ყოველგვარი განსაკუთრებული მოწყობილობის გარეშე მაღალი ტემპერატურით ან მაღალი წნევით ჩვენ გავაკეთეთ ძალიან პაწაწინა ნაწილაკის ნანოფორისებრი ნახევრადგამტარი რასაც ძალიან მაღალი ზედაპირის არეალი აქვთ,“ ამბობს ჩოი, ვის მიერ ჩატარებული სამუშაოც მხარდაჭერილია ეროვნული სამეცნიერო ფონდის მიერ. „მეტი ზედაპირის არეალი ნიშნავს მეტი კონტაქტის არეალს წყალთან და აქედან გამომდინარე წყლის დაყოფა უფრო ეფექტურია.“
ბისმუთის ვანადატს სჭირდება ძალა იმისათვის რათა დაჩქარდეს საწვავის წარმოქმნის რეაქცია, და ეს ის არის სადაც დაწყვილებული კატალიზატორი წარმოიშობა.“
მაშინ როცა არსებობენ ბევრი კვლევითი ჯგუფები რომლებიც ფოტოელექტრო ნახევრადგამტარზე მუშაობენ და ასევე ბევრნი მუშაობენ წყლის გამხლეჩი კატალიზატორის განვითარებაზე, ჩოის მიხედვით, ნახევრადგამტარი-კატალიზატორის გაერთიანებას შედარებით მცირე ყურადღება ექცევა.
„პრობლემა მდგომარეობს იმაში რომ ბოლოს საჭიროა მათი ერთად მოთავსება,“ ამბობს იგი. „იმ შემთხვევაშიც კი თუ თქვენ გაქვთ მსოფლიოში საუკეთესო ნახევრადგამტარი და საუკეთესო კატალიზატორი მათი მთლიანი ეფექტურობა შესაძლოა შეზღუდული იყოს ნახევრადგამტარი-კატალიზატორის ინტერფეისით.“
ჩოიმ და კიმმა შეიმუშავეს იაფიანი და გარკვეულწილად დაბრაკული წყვილი კატალიზატორები - რკინის ჟანგი და ნიკელის ჟანგი - მათი შეკრებით ბისმუთის ვანადატზე იმისათვის რათა მოხდეს მათი შესაბამისი ძალით სარგებლობა.
„მას შემდეგ რაც არც ერთ კატალიზატორს არ შეუძლია კარგი ინტერფეისის გაკეთება როგორც ნახევრადგამტარით ასევე წყლით რაც ჩვენი რეაგირებადი ობიექტია ჩვენ ვარჩევთ რათა გავხლიჩოთ ის რაც მოქმედებს ორ ნაწილად,“ ამბობს ჩოი. „რკინის ჟანგი აკეთებს კარგ შეეთებას ბისმუთის ვანადატთან ხოლო ნიკელის ჟანგი აკეთებს კარგ კატალიზატორის ინტერფეისს წყალთან. ასე რომ ჩვენ მათ ერთად ვიყენებთ.“ „მას შემდეგ რაც ორმაგ-ფენოვანი კატალიზატორის ჩანაფიქრმა მისცა ნახევრადგამტარი-კატალიზატორის შეერთების ოპტიმიზაციის საშუალება და ასევე კატალიზატორ-წყლის ოპტიმიზაციის საშუალება. „ამ იაფიანი კატალიზატორის ჩვენი ნანოფოროვანი მაღალი ზედაპირის არეალთან კომბინირებით ნახევრადგამტარმა ელექტროდმა შედეგად მოგვცა იაფიანი ყველა ჟანგზე დაფუძნებული ფოტოელექტროდის სისტემის კონსტრუქცია რეკორდულად მაღალი ეფექტურობით,“ ამბობს ჩოი.
მას სურს ძირითადი სამუშაოს დასრულება იმისათვის რათა დაამტკიცოს ეფექტურობის გაზრდა ნანოფოროვანი ბისმუთის ვანადატის ელექტროდით, და ორმაგი კატალიზატორის ფენები ლაბორატორიებს მთელი მსოფლიოს მასშტაბით მიაწვდიან ალაფს იმისათვის რათა გადაიდგას ნაბიჯები წინ.
„სხვა მკვლევარებს რომლებიც სწავლობენ სხვადასხვა ტიპის ნახევრადგამტარებს ან სხვადასხვა ტიპის კატალიზატორებს შეუძლიათ ეს მიდგომა გამოიყენონ იმისათვის რათა მოხდეს იმის იდენტიფიცირება თუ მასალის რომელი კომბინაცია შეიძლება იყოს უფრო ეფექტური,“ ამბობს ჩოი, ვისი ლაბორატორიაც უკვე ახდენს თავისი ჩანაფიქრის მოდიფიკაციას. „ის ეფექტურობა რასაც ჩვენ მივაღწიეთ შესაძლოა შემდეგომში გაუმჯობესდეს ძალიან სწრაფად რაც ფაქტიურად საინჟინრო ხელოვნებაა.“
Комментариев нет:
Отправить комментарий