Solenergiinnhøsting kan bli mer effektiv takket være fuktige gullballer

Spikete, nanoskala gullkuler, som ligner på en pufferfish - og drevet av noe mer enn sollys - har vellykket splittet vann i oksygen og hydrogen som trengs for brenselceller. Hvis skalerbar, kan den nye teknologien føre til høstingsmetoder for solenergi som ville være lettere å lagre til senere bruk, slik at den kunne møte svingninger i energibehovet som hittil har plaget fornybar energiteknologi som sol og vind.

De små gullballene er belagt med et ultra-tynt lag av titanoksyd som virker som en katalysator på vannmolekylene. Først blir infrarødt og synlig sollys konvertert til elektroner av gullet, og deretter leveres de høyt konsentrerte elektronene i titanlaget for å splitte vann inn i hydrogengass og oksygen. Før denne metoden kunne prosessen bare gjøres med ultrafiolett lys som virker på bulkere, ineffektive titan- og gullkatalysatorer.

"For å generere dette UV-lyset, for deretter å eksponere til katalysatoren, er det kostbart, sier Laura Fabris, en materialvitenskapsingeniør ved Rutgers University i New Brunswick, forteller Omvendt. "På den annen side, hvis du vil opplyse det med sollys, er det bare ineffektivt - det er bare 5 prosent av sollyset."

Fabris 'forskning, publisert i dag i tidsskriftet Chem, løser dette problemet ved å spesifikt utforme formen eller morfologien av de titanbelagte gullnanopartikler for å plukke opp et bredere utvalg av bølgelengder innenfor sollys.

"Hvis du utvider til infrarød eller til deler av det synlige spekteret ved å justere morfologien, så har du en mye mer effektiv, billig prosess som har lavere fotavtrykk på miljøet," sier hun.

Partiklene måtte være spikete av to grunner. For det første fordi piggerne fungerte som gode antenner for nærinfrarød stråling, som er en bred del av solspekteret. Den andre grunnen, forklarte hun, er at toppene tillot forskerne å lede et høyt volum av elektroner mot sine spisse tips, noe som gjør det lettere for elektronene å migrere inn i titan.

Fabris sier at hun og hennes team har allerede testet dem på et stort batchnivå. Tenk deg noe som en kjepp av disse gullnanoene som blir stadig rørt i vann, slik at hver del av overflaten sin er i hyppig kontakt med vannmolekyler og solens stråler.

Men de tester også flere former for disse, i håp om å finne noen som absorberer enda mer av solstrålingsspekteret.

"Vi har en annen form av partikkel," ifølge Fabris, "det har bare seks eller syv tips, og vi kan tune lengden på disse tipsene fra 70 til 100 nanometer, noe som er bra."

"Du kan i prinsippet lage et materiale som absorberer alt sollys."

Et materiale som absorberer alle sollys ville være langt, langt mer effektivt enn de vi har nå, som bare kan absorbere de 5 prosentene som består av UV-delen av spekteret - eller egentlig disse nye gullnanofærene som kan absorbere noe lys fra 55 prosent av sollys som omfatter infrarødspektret og de resterende 43 prosent som er synlig lys. Lagets papir i dag i Chem rapporterer at det var en 7-ganger økning i hyrdogenproduksjon over den eldre, UV-bare katalysatoren. Kort sagt, disse små gullballene kunne virkelig få ting å rulle (vri) mot en sikrere energilevel. (Tilgi meg.)

Så: Vær så snill å donere gullet ditt til Laura Fabris. Takk skal du ha.