31/08/2011 - Eine neue Legierung ermöglicht die Erzeugung von Wasserstoff mit Solarenergie

Menéame

Ingenieure und Wissenschaftler der Universität Kentucky und der Universität von Louisville, beide in den Vereinigten Staaten, haben eine Legierung entwickelt, die die Herstellung von Wasserstoff aus Solarenergie ermöglicht. Die Legierung wird in Wasser eingetaucht und durch die Exposition gegenüber Sonnenlicht bewirkt, dass die chemische Verbindung zwischen den im Wasser vorhandenen Wasserstoff- und Sauerstoffmolekülen beseitigt wird, wodurch die Gewinnung von Wasserstoff und seine Verwendung als Brennstoff erleichtert wird. Auf Pablo Javier Piacente.

Die Entwicklung einer neuen Legierung, die darin besteht, zwei Prozent Antimon (Sb) in Galliumnitrid (GAN) zu ersetzen, könnte zu einem wichtigen Fortschritt im Bereich der Solarenergie werden, da sie die Gewinnung von Wasserstoff aus dieser Energie ermöglicht.

Der Prozess wäre wie folgt: Wenn die Sonnenenergie auf diese neue Legierung wirkt, werden die im Wasser vorhandenen Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle getrennt. Dieser Fortschritt wurde von Ingenieuren und Forschern der Universität Kentucky und der Universität Louisville gemacht.

Die Forschung wurde vom Energieministerium der Vereinigten Staaten finanziert und hat die Leitung der Professoren Madhu Menon und R. Michael Sheetz vom Zentrum für Informatik der Universität Kentucky, Professor Mahendra Sunkara und der Student Chandrashekhar Pendyala, Mitglieder des Conn Center for Renewable Energy Research der Universität Louisville.

Der Fund wurde in einem kürzlich veröffentlichten Artikel in der Fachzeitschrift Physical Review Journal beschrieben und wurde auch durch Artikel in anderen Medien wie Science Daily und EUREKAlert verbreitet!. Die Forschungsergebnisse könnten tiefgreifende Auswirkungen auf die Zukunft der Solarenergie haben.

Obwohl es den Spezialisten der Universität Kentucky und der Universität Louisville noch immer in erster Linie theoretische Berechnungen gibt, haben sie bewiesen, dass eine Legierung, die durch einen Ersatz von zwei Prozent Antimon (Sb) im Galliumnitrid (GAN) gebildet wird, die notwendigen elektrischen Eigenschaften besitzt, damit die Energie des Sonnenlichts die Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten kann, ein Prozess, der als photoelektrische Zersetzung des Wassers bekannt ist.

Erneuerungsfokus

Wenn die genannte Legierung in das Wasser eingetaucht wird und dem Sonnenlicht ausgesetzt wird, wird die chemische Verbindung zwischen Wasserstoff- und Sauerstoffmolekülen zerstört. Auf diese Weise kann Wasserstoff für den Einsatz als Brennstoff leicht beschafft werden. Aber auch bei früheren Arbeiten wurden ähnliche Lösungen entwickelt. Was ist die Innovation, die von den Experten von Kentucky und Louisville angewandt wurde?

Der neue Ansatz dieser Spezialisten bricht vor allem ein Konzept, das in früheren Forschungen eingeführt wurde, die sich auf die photoelektrische Zersetzung des Wassers konzentrierten, da sich diese früheren Arbeiten auf den Einsatz komplexer Materialien konzentrierten.

Im Gegenteil, das Kentucky- und Louisville-Team hat einen anderen Weg eingeschlagen, um einfache und kostengünstige Materialien zu finden. Ziel war es, die gewünschte Wirkung durch minimale Anpassungen der elektronischen Anordnung dieser Halbleitermaterialien zu erzielen.

Auf diese Weise nutzten die Forscher Galliumnitrid (GAN), ein Halbleiter, der seit den 1990er Jahren allgemein für die Produktion von LED-Lichtern verwendet wurde. Antimon (Sb) ist ein Metalloid, dessen Nachfrage in den letzten Jahren für Anwendungen in Mikroelektronik gestiegen ist.

Ökologischer und ökologischer Art

Die GaN-Sb-Legierung ist die erste einfache und kostengünstige Alternative, die als Option für die fotoelektrische Teilung oder Zersetzung des Wassers präsentiert wird. Die neue Legierung erfüllt Katalysatorfunktionen in der Reaktion und ermöglicht die Wiederverwendung auf unbestimmte Zeit.

Die Forscher an der Universität Louisville und der Universität Kentucky arbeiten derzeit daran, die Produktion von Legierung zu konkretisieren, um ihre Fähigkeit in der Praxis zu bewerten, Solarenergie in Wasserstoff umzuwandeln. Wenn diese Produktion wirksam wird, könnte sie zu einem starken Impulsgeber für erneuerbare Energien werden.

Wasserstoff wird als Schlüsselbestandteil des Übergangs betrachtet, den die Industrie früher oder später zu erneuerbaren und saubereren Energiequellen umsetzen muss. Es kann in Brennstoffzellen verwendet werden, um Strom zu erzeugen, es wird zur Wärmeerzeugung verbrannt und wird in Verbrennungsmotoren für Fahrzeuge verwendet.

Beim Brennen wird Wasserstoff mit Sauerstoff kombiniert, um Wasserdampf als einzigen Rückstand zu bilden. Wasserstoff ist auch in der Wissenschaft und in der Industrie weit verbreitet, aber der größte Teil des Wasserstoffs wird derzeit aus nicht erneuerbaren Quellen wie Kohle und Erdgas gewonnen, die für die Erzeugung von elektrischer Energie zur Wasserfraktionierung erforderlich sind.

Infolgedessen ist die Wasserstoffproduktion derzeit mit einer Vielzahl von CO2-Emissionen verbunden. Im Gegenzug hat die GaN-Sb-Legierung das Potenzial, die Solarenergie in ein wirtschaftliches System umzuwandeln, indem sie eine kohlenstofffreie Quelle für die Wasserstoffproduktion liefert.

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