طوّر فريق بحثي ألماني بلورات فائقة ثنائية المعدن ثنائية الأبعاد ذات خصائص تحفيزية ممتازة. ويمكن استخدامها لإنتاج الهيدروجين عن طريق تحليل حمض الفورميك، محققةً نتائج قياسية.
قام علماء بقيادة جامعة لودفيج ماكسيميليان في ميونيخ (LMU Munich) في ألمانيا بتطوير تقنية التحفيز الضوئي لإنتاج الهيدروجين بناءً على البلورات الفائقة ثنائية الأبعاد ثنائية المعدن البلازمية.
قام الباحثون بتجميع هياكل البلازمون عن طريق الجمع بين جزيئات الذهب النانوية الفردية (AuNPs) وجزيئات البلاتين النانوية (PtNPs).
قال الباحث إميليانو كورتيس: "إن ترتيب جزيئات الذهب النانوية فعال للغاية في تركيز الضوء الساقط وتوليد مجالات كهربائية محلية قوية، ما يسمى بالبقع الساخنة، التي تتشكل بين جزيئات الذهب".
في تصميم النظام المقترح، يتفاعل الضوء المرئي بقوة شديدة مع الإلكترونات في المعدن، مما يؤدي إلى اهتزازها بشكل رنيني، وبالتالي تحركها بشكل جماعي وسريع من جانب إلى آخر من الجسيم النانوي. وهذا يُنشئ مغناطيسًا صغيرًا يُطلق عليه الخبراء اسم عزم ثنائي القطب.
إنها نتاج حجم الشحنة والمسافة بين مركزي الشحنات الموجبة والسالبة. عند حدوث ذلك، تمتص الجسيمات النانوية المزيد من ضوء الشمس وتحوله إلى إلكترونات ذات طاقة عالية للغاية، مما يساعد في التحكم بالتفاعلات الكيميائية.
قام المجتمع الأكاديمي باختبار فعالية البلورات الفائقة ثنائية المعدن ثنائية الأبعاد البلازمونية في تحليل حمض الفورميك.
وقالوا: "تم اختيار تفاعل المسبار لأن الذهب أقل تفاعلاً من البلاتين ولأنه ناقل H2 محايد للكربون".
وأوضحوا أن "الأداء المحسّن تجريبياً للبلاتين تحت الإضاءة يشير إلى أن تفاعل الضوء الساقط مع مصفوفة الذهب يؤدي إلى تكوين البلاتين تحت تأثير الجهد الكهربائي". وأضافوا: "في الواقع، عند استخدام حمض الفورميك كناقل للهيدروجين، يبدو أن بلورات الذهب والبلاتين الفائقة تتمتع بأفضل أداء للبلازما".
أظهرت البلورة معدل إنتاج للهيدروجين بلغ 139 ملي مول لكل غرام من المحفز في الساعة. وقال فريق البحث إن هذا يعني أن المادة المحفزة ضوئياً تحمل الآن الرقم القياسي العالمي لإنتاج الهيدروجين عن طريق نزع الهيدروجين من حمض الفورميك تحت تأثير الضوء المرئي والإشعاع الشمسي.
يقترح العلماء حلاً جديداً في ورقة بحثية بعنوان "بلورات فائقة ثنائية المعدن ثنائية الأبعاد بلازمونية لتوليد الهيدروجين"، نُشرت مؤخراً في مجلة Nature Catalice. ويضم الفريق باحثين من جامعة برلين الحرة، وجامعة هامبورغ، وجامعة بوتسدام.
"من خلال الجمع بين البلازمونات والمعادن المحفزة، فإننا نطور محفزات ضوئية قوية للتطبيقات الصناعية. هذه طريقة جديدة لاستخدام ضوء الشمس، ولديها أيضًا إمكانية لتفاعلات أخرى، مثل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى مواد مفيدة"، كما قال كول ثيس.
        This content is copyrighted and may not be reused. If you would like to collaborate with us and reuse some of our content, please contact us: editors@pv-magazine.com.
بإرسال هذا النموذج، فإنك توافق على أن تستخدم مجلة PV بياناتك لنشر تعليقاتك.
لن يتم الكشف عن بياناتك الشخصية أو نقلها إلى جهات خارجية إلا لأغراض تصفية الرسائل غير المرغوب فيها أو حسب الضرورة لصيانة الموقع الإلكتروني. ولن يتم نقلها إلى جهات خارجية إلا إذا كان ذلك مبرراً بموجب لوائح حماية البيانات المعمول بها أو إذا كان القانون يُلزم مجلة PV بذلك.
يمكنك سحب هذه الموافقة في أي وقت، ويسري مفعول السحب من تاريخه، وفي هذه الحالة سيتم حذف بياناتك الشخصية فورًا. وإلا، فسيتم حذف بياناتك إذا قامت مجلة PV بمعالجة طلبك أو إذا تحقق الغرض من تخزين البيانات.
تم ضبط ملفات تعريف الارتباط على هذا الموقع الإلكتروني للسماح بها، وذلك لتوفير تجربة تصفح مميزة. بمواصلة استخدامك لهذا الموقع دون تغيير إعدادات ملفات تعريف الارتباط، أو بالنقر على "موافق" أدناه، فإنك توافق على ذلك.