创新的防腐蚀技术帮助使用常见的半导体太阳能燃料发电机

世界各地的研究人员正在开发的太阳能发电机,可以分解水,产生氢气,可以作为清洁燃料。这种装置需要高效的吸光材料,吸引并留住阳光驱动光解水制氢研究中所涉及的化学反应。欧洲杯足球竞彩

半导体硅和砷化镓等优秀的光absorbers-as从他们的广泛使用在太阳能电池板是清楚的。然而,这些材料生锈当浸在水的类欧洲杯足球竞彩型中发现这样的系统解决方案。

现在加州理工学院的研究人员联合中心人工光合作用(JCAP)发明了一种方法来保护这些常见的半导体腐蚀即使材料继续有效地吸收光线。欧洲杯足球竞彩的发现铺平了道路的使用这些材料在太阳能燃料发电机。欧洲杯足球竞彩

”半个世纪的大部分时间,这些材料被认为是表对于这种使用,“内特·刘易斯说,乔治·l·阿吉罗斯欧洲杯足球竞彩教授和加州理工学院化学教授,首席研究员在纸上。“但是我们不放弃发展计划,我们可以保护他们,现在这些技术重要的半导体在桌子上。”

蜀,领导的研究中,博士后学者在加州理工学院化学,出现在5月30日出版的《科学》杂志上。欧洲杯线上买球

在集成太阳能燃料发电机的类型JCAP正在努力生产,两个半反应必须发生涉及水产生氧气的氧化;其他涉及到水的减少,产生氢气。每个半反应需要一个吸光材料作为光电极和驱动化学催化剂。此外,两种反应必须分开的障碍,避免产生爆炸性混合物的他们的产品。

历史上,尤其很难想出一个吸光材料,将大力开展氧化半反应。研究人员已经试过了,没有成功,各种涂层材料和众多技术常见的吸光半导体。欧洲杯足球竞彩问题是,如果防护层太薄,水溶液可以穿透和腐蚀半导体。另一方面,如果层太厚,它可防止腐蚀也块半导体吸收光线,让电子通过达到驱动反应的催化剂。

加州理工学院,研究人员利用这一过程被称为原子层沉积形成一层二氧化钛(TiO₂)——材料中发现的白漆和许多牙膏和sunscreens-on单晶体硅、砷化镓、磷化镓。关键的是,他们使用TiO的一种形式₂被称为“TiO漏水₂“因为它泄漏电。第一次在1990年代作为建筑的材料,可能是有用的计算机芯片,漏水的氧化物被拒绝是不可取的,因为他们charge-leaking行为。然而,漏TiO₂似乎只有这个太阳能燃料发电机所需的应用程序。沉积薄膜,厚度介于4和143纳米,TiO₂保持光学透明半导体crystals-allowing他们吸收的光线保护他们免受腐蚀,但允许电子通过以最小的阻力。

TiO的顶部₂,研究人员将100纳米厚的“岛屿”丰富,廉价的氧化镍材料,成功地形成分子氧催化氧化的水。

工作似乎现在提供一系列选择尽可能吸光材料的氧化分解方程。欧洲杯足球竞彩然而,研究人员强调,它还不知道保护涂层是否会工作如果应用使用一个便宜的,缺少控制应用技术,如绘画或喷洒TiO₂到半导体。同时,到目前为止,加州理工学院的团队只测试了涂层半导体几百小时的连续照明。

“这已经是一个记录方面的效率和稳定这一领域,但我们还不知道是否长期系统失败,并试图确保我们的东西将在大面积持续数年,而不是数周,”刘易斯说。“这是下一步。”

来源:http://www.caltech.edu