علماء يستخدمون جزيئات نانوية ذهبية لتحسين تخزين الطاقة الشمسية

علماء يستخدمون جزيئات نانوية ذهبية لتحسين تخزين الطاقة الشمسية -

تتيح الجزيئات النانوية الذهبية نجمية الشكل المغطاة بمادة شبه موصلة إنتاج الهيدروجين من الماء بكفاءة أعلى بأربع مرات من الطرائق الأخرى، ما يفتح الآفاق لتحسين تخزين الطاقة الشمسية والتطورات الأخرى التي تعزز استخدام الطاقة المتجددة وتحارب تغير المناخ، وفقًا لباحثي جامعة رتجرز نيو برنزويك. وقالت لورا فابريز وهي مدرسة مساعدة في قسم علوم المواد والهندسة في كلية الهندسة وقائدة البحث إلى جانب فوات سيليك وهو مدرس مساعد في قسم الهندسة الكيميائية والكيميائية الحيوية «استخدمنا طاقة الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء بدلًا من الأشعة فوق البنفسجية لتحفيز الإلكترونات في الجزيئات النانوية الذهبية،» وأضافت «يمكن نقل الإلكترونات المحفزة في المعادن إلى أشباه الموصلات بكفاءة أعلى، ما يؤدي إلى حدوث التفاعل.»

صب الباحثون في دراستهم المنشورة في دورية كيم تركيزهم على التحفيز الضوئي الذي يُعنى باستخدام ضوء الشمس لتسريع التفاعلات أو تخفيض تكلفتها. إذ يُستخدم أوكسيد التيتانيوم عادةً بعد تعريضه للأشعة فوق البنفسجية بمثابة محفز للتفاعل، لكن استخدام الأشعة فوق البنفسجية وحدها ليس كافيًا. استخدم الباحثون في تجربتهم ضوءًا مرئيًا وأشعةً تحت حمراء سمحت للجزئيات النانوية الذهبية بامتصاص الضوء بصورة أسرع، ثم نقلت بعض الإلكترونات الناتجة عن امتصاص الضوء إلى مواد مشابهة مثل أكسيد التيتانيوم.

غطى المهندسون جزيئات الذهب بأكسيد التيتانيوم وعرضوها للأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء ودرسوا كيفية انتقال الإلكترونات من الذهب إلى المواد. وجد الباحثون أن الإلكترونات التي تحفز التفاعلات أنتجت الهيدروجين من الماء بكفاءة أعلى أربع مرات من الطرائق الأخرى المُتبعة. ويُذكر أن الهيدروجين يُستخدم لتخزين الطاقة الشمسية وللاحتراق لإنتاج الطاقة في غياب الشمس. وقالت فابريس «خلصنا إلى نتائج مبهرة وواضحة،» وأضافت «استخدمنا عملية اصطناع بدرجة حرارة شديدة الانخفاض لتغطية الجزيئات الذهبية بكريستالين التيتانيوم. وأرى أن العمل كان مشوقًا جدًا، في التعامل مع المواد من جهة، وتحفيز التفاعلات من جهة أخرى. والأمر الجيد أن تلميذتي الدكتوراه سوبريا أتا وآشلي بيننغتون أظهرتا الحماس المطلوب.»

قالت فابريس «كانت هذه تجربتنا الأولى، لكن إدراكنا لطبيعة المواد وكيفية تفاعلها مكننا من تسخير المواد في تطبيقات مختلفة، مثل أشباه الموصلات والصناعات الشمسية أو الكيميائية أو تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى شيء يمكن الاستفادة منه. يمكننا التوسع في الاستفادة من أشعة الشمس مستقبلًا.»



اشترك فى النشرة البريدية لتحصل على اهم الاخبار بمجرد نشرها

تابعنا على مواقع التواصل الاجتماعى

التالى تلسكوبان يرصدان موجات غريبة.. هل هي من كائنات فضائية؟