ابداع دستگاه فتوسنتز مصنوعی هوشمند
به گزارش دیجیتالر محققان دانشگاه ˮمیشیگانˮ موفق به ساخت یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی شده اند که با گذشت زمان می تواند کارایی خویش را بهبود ببخشد.
به گزارش دیجیتالر به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، دستگاه هایی که روند طبیعی فتوسنتز را که در آن گیاهان از نور خورشید برای تبدیل آب و کربن دی اکسید به انرژی استفاده می نمایند، تقلید می کنند، می توانند روزی به ما کمک کنند تا با برخی از مشکلات زیست محیطی مقابله نماییم.
دانشمندان حالا نوع جدیدی از این تکنولوژی را به معرض نمایش گذاشته اند که نه تنها می تواند این فرایند را برای تولید سوخت هیدروژن پاک تقلید کند، بلکه در حین استفاده گرفتار تغییرات مورفولوژیکی می شود که سبب می شود با گذشت زمان کارآمدتر شود.
این تحقیق توسط دانشمندان دانشگاه "میشیگان"(UM) و آزمایشگاه ملی "لارنس لیورمور" انجام شده است. محققان در حال کار روی یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی بودند که از پیش ساخته شده بود. این دستگاه با استفاده از نور خورشید برای تجزیه آب شیرین و نمک و تولید هیدروژن جهت استفاده در سلول های سوختی، نوعی تمیزتر از تولید هیدروژن را که معمولاً با استفاده از گاز طبیعی یا انرژی الکتریکی تولید می شود، نوید می دهد.
این دستگاه از سیلیسیم و گالیم نیترید ساخته شده است؛ موادی که معمولاً در الکترونیک و سلول های خورشیدی استفاده می شوند و در مقایسه با بازده یک درصدی دستگاههای پیشین، بازده چشم گیر سه درصدی تبدیل نور خورشید به هیدروژن را عرضه می دهد. این دستاورد با برج هایی از گالیم نیترید بر روی یک پشتوانه سیلیکونی که نور خورشید را به الکترون های آزاد تبدیل می کند، محقق می شود و در نتیجه آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می کند.
این نتایج در سال ۲۰۱۸ انتشار یافته بود، اما دانشمندان برای درک بهتر از علل کارآیی بالای آن، مطالعه روی این دستگاه را ادامه دادند. آنها در جدید ترین مطالعه خود از طیف وسیعی از تکنیک های پیشرفته میکروسکوپی و طیف سنجی برای مشاهده مواد در حال استفاده بهره بردند و بعضی از شگفتی ها را کشف کردند.
در حالیکه انتظار می رود عملکرد دستگاه فتوسنتز مصنوعی طی چند ساعت با فرسودگی مواد کاهش پیدا کند، اما این دستگاه با گذشت زمان کارآمدتر می شد. مشاهدات دانشمندان نشان داد که با استفاده از این سیستم، قسمت های بالای برج گالیم نیترید با جذب اکسیژن و به دست آوردن خواص جدید، مکان های جدیدی را برای تولید هیدروژن تشکیل داده و به ماده ای تبدیل می شود که به "گالیم اکسی نیترید" مشهور است.
"فرانچسکا توما" نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: ما یک خصوصیت غیرمعمول در این مواد کشف کردیم که سبب می شود کارایی و ثبات بیشتری داشته باشد. کشف ما یک تغییر دهنده واقعی بازی است. من هیچگاه چنین ثباتی را ندیده ام.
دانشمندان برای مراحل بعدی، آزمایش این ماده را بعنوان بخشی از یک سلول فتوالکتروشیمیایی کامل برای تجزیه آب در نظر دارند که شامل کاوش در مورد چگونگی ایجاد پایداری بیشتر در این سیستم با مواد مشابه است.
این مطالعه در مجله Nature Materials انتشار یافته است.
منبع: digitaler.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب