محققان در فرآیندی که می تواند از انرژی خورشیدی برای استفاده از هیدروژن، سومین عنصر فراوان در سطح زمین، به عنوان جایگزین نهایی برای سوخت های فسیلی، استفاده کند، نوید بسیار خوبی می دهند. این فرآیند به طور چشمگیری بازده فوتوآندهای تیتانیا را که برای تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن در سلول های سوختی استفاده می شود، افزایش می دهد.
محققان UALR - دانشگاه آرکانزاس در لیتل راک - گفتند که آنها فرآیندی را شامل نانوساختار توسعه داده‌اند که نویدبخش افزایش کارایی فوتوآندهای تیتانیا است که برای تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن در سلول‌های سوختی استفاده می‌شود.
هیدروژن، سومین عنصر فراوان در سطح زمین، مدتهاست که به عنوان جایگزین نهایی برای سوخت های فسیلی به عنوان حامل انرژی شناخته شده است. خودروهایی که مستقیماً یا در پیل‌های سوختی از هیدروژن استفاده می‌کنند قبلاً ساخته شده‌اند، اما بزرگترین چالش نحوه تولید هیدروژن با استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی بوده است.
دانشمندان در ژاپن در سال 1970 کشف کردند که فوتوآندهای اکسید نیمه هادی می توانند فوتون های تابش خورشیدی را مهار کنند و از آنها برای تقسیم یک مولکول آب به هیدروژن و اکسیژن استفاده کنند، اما فرآیند آنقدر ناکارآمد بود که قابل دوام نبود.
تیم UALR، که با محققان دانشگاه نوادا، رینو، و با حمایت وزارت انرژی ایالات متحده و اداره علم و فناوری آرکانزاس (ASTA) کار می کند، افزایش 80 درصدی راندمان را با یک جدید گزارش کرده است. فرآیند.
فرایند جدید در مطالعه اخیر منتشر شده در مجله Nanotechnology تشریح شده است.
روش‌های الکتروشیمیایی برای سنتز فوتوآند تیتانیا با ساختارهای نانولوله‌ای استفاده شد.سپس سطوح فوتوآند در معرض پلاسمای نیتروژن کم فشار قرار گرفتند تا خواص سطحی آنها اصلاح شود. تیمار پلاسما باعث افزایش جذب نور توسط سطح فوتوآند شد. همچنین ناخالصی‌های سطحی را که برای تولید هیدروژن فوتوالکتروشیمیایی مضر هستند، حذف کرد.
دکتر راجش شارما، استادیار پژوهشی در علوم کاربردی در کالج مهندسی و فناوری اطلاعات (EIT) UALR گفت: «تصفیه پلاسما به طور قابل توجهی فعالیت الکتروشیمیایی عکس نمونه‌ها را افزایش داد. چگالی جریان نوری مواد تحت درمان با پلاسما تقریباً 80 درصد بیشتر از الکترودهای کنترل بود.»
علاقه های تحقیقاتی بسیار میان رشته ای شارما شامل علم مواد، الکترواستاتیک و فناوری ذرات است. او یک راکتور پلاسمای فشار اتمسفر برای اصلاح سطح مواد در کاربردهای مختلف ساخت.
علاوه بر کار خود بر روی مواد نانوساختار برای فرآیندهای فوتوالکتروشیمیایی، او همچنین در حال کار بر روی توسعه یک صفحه نمایش الکترودینامیکی برای کاربرد کاهش گرد و غبار برای مأموریت‌های آینده مریخ و ماه است.
علاوه بر شارما، تیم پروژه شامل Dr. الکساندر بیریس، استادیار علوم کاربردی و مدیر ارشد علمی مرکز فناوری نانو در UALR؛ مالایی مازومدر، پروفسور بازنشسته UALR، و جاکوب بوک از کابوت، دانشجوی کارشناسی UALR.
اعضای تیم در نوادا عبارتند از دکتر مانو میسرا در گروه مهندسی شیمی و متالورژی در UNR و دانشجویان فارغ التحصیل پرجنا پی داس و ویشال ماهاجان در UNR.
دکتر استیو تریگول، مدیر آزمایشگاه‌های علوم و فناوری کاربردی در مرکز فضایی کندی در فلوریدا نیز در این تحقیق شرکت کرد.
