Water splijten, het proces van het oogsten van zonne-energie om energierijke brandstoffen te genereren, kan worden vereenvoudigd dankzij nieuw onderzoek, waaronder een faculteit van de Binghamton University, Staatsuniversiteit van New York.

"Het belangrijkste idee is om een ​​brandstof op zonne-energie op te wekken:waterstofgas, die kan worden verbrand om op verzoek energie vrij te maken zonder kooldioxide vrij te geven, " zei Louis Piper, universitair hoofddocent natuurkunde aan de Binghamton University. "Voor het splitsen van water, we gebruiken zichtbaar licht om foto-geëxciteerde negatieve elektronen en positieve gaten te genereren die vervolgens worden gescheiden om water te katalyseren in zuurstof- en waterstofgassen. Het opslaan van gassen is eenvoudiger (en goedkoper) dan het gebruik van batterijopstellingen, dus deze aanpak heeft het voordeel van het oogsten en opslaan van schone energie."

Een onderzoeksteam, waaronder Piper, ontdekte hoe "doping" (of het toevoegen van metaalionen) aan vanadiumpentoxide (M-V2O5) nanodraden de hoogste gevulde energieniveaus verhoogt voor een efficiëntere gatoverdracht van de kwantumdots naar nanodraden, dwz scheiding van de foto-geëxciteerde elektronen en gaten.

"Als je niet doping, dan is er een opeenhoping van positieve gaten die de kwantumstippen aantasten (aangeduid als fotocorrosie), " zei Piper. "Met behulp van berekeningen en chemische intuïtie, we voorspelden dat doping met Sn2+-ionen zou resulteren in een uitstekende energie-uitlijning en efficiënte ladingsscheiding. We zagen een vertienvoudiging van de hoeveelheid door zonne-energie geoogste waterstof die we hebben verkregen."

De onderzoekers werken nu samen met hun medewerkers aan de Universiteit van Buffalo en de Texas A&M University om de waterstofgasevolutie te verbeteren door de kwantumstippen met platina te versieren.

"We verwachten dat platina dingen zal verbeteren door op te treden als een katalysator voor de elektronen, maar ons uiteindelijke doel is om goedkopere alternatieven te vinden om mee te decoreren, " zei Pijper.

Onderzoekers van Diamond Light Source en Brookhaven National Laboratory hebben ook bijgedragen aan dit artikel.