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TMDC Nanoflakes Faz Novo Tipo De Photosynthetic Solar Cell

Os nanoflakes diselenide do tungstênio podem ser usados para converter quimicamente o dióxido de carbono ao monóxido de carbono em um líquido iônico. Esta é a nova descoberta de pesquisadores da Universidade de Illinois, em Chicago, cujo dispositivo "fotossintético" funciona usando apenas luz solar. O novo tipo de célula solar poderia ser usado para remover o carbono da atmosfera e produzir combustível ao mesmo tempo.


A redução eletroquímica do CO 2 poderia, em princípio, ser uma boa forma de reciclar este gás com efeito de estufa de volta para os combustíveis. Contudo, os catalisadores existentes para esta reacção são apenas demasiado ineficazes.

Uma equipe liderada por Amin Salehi-Khojin   como agora testou a eficiência de uma classe de materiais 2D chamados dicalcogenetos de metal de transição (TMDCs) como catalisadores para esta reação. Os pesquisadores compararam os materiais com um líquido iônico como um eletrólito dentro de uma célula eletroquímica de dois compartimentos e três eletrodos.

Diselenide do tungstênio faz a folha artificial

Eles descobriram que o diseleneto de tungstênio foi o melhor, e em sua forma de nanoflake, superou os catalisadores em massa (feitos de prata, por exemplo) por um fator de 60. Também era pelo menos duas vezes tão bom quanto os outros compostos nanoflake analisados no estudo. É também 20 vezes mais barato do que um catalisador de prata.

A equipe então usou seu catalisador para construir uma folha artificial composta por duas células fotovoltaicas de silício de junção tripla medindo 18 cm 2 para colher luz. O disseleneto de tungsténio e o catalisador de líquido iônico constituíram o cátodo na célula enquanto o óxido de cobalto num electrólito de fosfato de potássio constituía o ânodo.

Imitação do processo de fotossíntese

"Esta folha artificial imita o processo de fotossíntese", explica Salehi-Khojin. O gás de síntese, ou gás sintético, é uma mistura de gás hidrogênio e monóxido de carbono e pode ser queimado diretamente em turbinas a gás e gás de síntese Motores diesel ou outros combustíveis hidrocarbonados de alta densidade, como a nafta. Salehi-Khojin diz que ele e seus colegas também podem engenheiro seu catalisador para produzir diretamente açúcar ou outros hidrocarbonetos.

Os pesquisadores mediram a atividade catalítica por cada local ativo em sua folha artificial quando foi exposto à luz de 100 W / cm 2 . Trata-se da intensidade média da luz solar que atinge a superfície da Terra. O gás de síntese é produzido no cátodo e o oxigénio livre e os iões de hidrogénio são produzidos no ânodo. Os iões de hidrogénio difundem através de uma membrana para o lado do cátodo para participar na reacção de redução de CO2.

Fazendas solares

"Esta reação foi 1000 vezes melhor do que a medida para nanopartículas de prata e 60 vezes melhor do que o nosso trabalho anterior realizado em massa dissulfureto de molibdênio", Salehi-Khojin diz nanotechweb.org . "Além disso, a eficiência de conversão de energia solar para o sistema é de 4,6%, o que representa um aumento de 2,5% em relação aos sistemas anteriores".

Essas folhas artificiais poderiam ser usadas para fazer fazendas solares ao lado de usinas químicas e de energia para converter CO 2 dos fluxos de gás de exaustão para combustíveis usando apenas a energia do Sol, acrescenta. "Desta forma, não só podemos remediar o CO2, mas também armazenar a energia do Sol sob a forma de ligações químicas, que é a maneira mais eficiente de armazenar essa energia".

A equipe de Illinois, relatando seu trabalho na Ciência DOI: 10.1126 / science.aaf4767 s ays que espera agora ampliar seu sistema em colaboração com a indústria e já apresentou para uma patente provisória.


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