Фото нанотрубок диоксида титана, размер которых 90-100нм в диаметре
ScienceDaily (26 апреля 2009) — Команда исследователей из Северо-восточного Университета и Национального Института Стандартов и Технологии (NIST) сделала неожиданное открытие, что остаток от предыдущих опытов значительно улучшил работу нанотрубок диоксида титана в солнечных ячейках, которые производят водород из воды.
Их недавно изданные результаты показывают, что, управляя содержанием калия на поверхности нанотрубок, инженеры могут достигнуть существенных сбережений энергии в многообещающей новой системе производства энергии.
Титановые белила (или диоксид титана) - универсальный химический состав, самый известный белый пигмент. Он находит во всем от краски до солнцезащитного крема и зубных паст. Тридцать пять лет назад Акира Фуджишима поразил электрохимический мир, демонстрируя, его в качестве фотокатализатора, производя водород и электричество из воды, используя солнечный свет. В последние годы, исследователи исследовали различные способы оптимизировать процесс и создать коммерчески жизнеспособную технологию, которая преобразовывает дешевый солнечный свет в водород, топливо без загрязнения.
Увеличение доступной поверхностной области - один способ повысить работу катализатора, таким образом команда в Северо-восточном изучила методы, чтобы строить сильно упакованные множества нанотрубок диоксида титана, которые имеют очень высокую поверхность к отношению объема. Они также интересовались, как лучше всего включить углерод в нанотрубки, потому что углерод помогает диоксиду титана поглощать свет в видимом спектре. (Чистый диоксид титана поглощает в ультрафиолетовой области, а большая часть ультрафиолетовых луч фильтруется атмосферой.)
Это принесло им к спектроскопии рентгена NIST beamline в Национальном центре синхротронного излучения (NSLS) *. Средство NIST использует рентгены, которые могут быть точно настроены, чтобы измерить химический отклик определенных элементов, и по крайней мере в 10 раз более чувствительны, чем обычно доступные лабораторные инструменты, разрешая исследователям обнаружить элементы при чрезвычайно низких концентрациях. Изучая размеры атомов углерода, команда заметила спектроскопические данные, указывающие, что нанотрубки диоксида титана имел маленькие количества ионов калия, решительно обязанных к поверхности, очевидно оставленной процессом изготовления, который использовал соли калия. Это было первым разом, когда калий когда-либо наблюдался относительно нанотрубок диоксида титана; предыдущие размеры не были достаточно чувствительны, чтобы обнаружить это.
Результат был интересен, но он стал намного больше, когда команда исследования сравнила работу отношения калия нанотрубок к подобной массе, преднамеренно не содержащим калия. Прежний требовал только приблизительно одной трети электрическая энергия произвести то же самое количество водорода, как эквивалентное количество нанотрубок без калия. "Результат был настолько захватывающим,” вспоминает Северо-восточный физик Латика Менон, ", что мы были уведены в сторону от исследования углерода.” Поскольку это имеет такой сильный эффект при почти необнаружимых концентрациях, Менон говорит, калий вероятно играл непризнанную роль во многих экспериментальных расщепляющих воду ячейках, которые используют нанотрубки диоксида титана, потому что гидроокись калия обычно используется в ячейках. Управляя этим, она говорит, водородные солнечные проектировщики ячейки могли использовать это, чтобы оптимизировать работу.
*The NSLS - часть Национальной Лаборатории Букхавена Министерства энергетики.
www.sciencedaily.com
|
