ابداع دستگاه فتوسنتز مصنوعی هوشمند

ابداع دستگاه فتوسنتز مصنوعی هوشمند

گردو دانلود: پژوهشگران دانشگاه ˮمیشیگانˮ موفق به ساخت یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی شده اند که با گذشت زمان قادر می باشد کارایی خودرا بهبود ببخشد.


به گزارش گردو دانلود به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، دستگاه هایی که روند طبیعی فتوسنتز را که در آن گیاهان از نور خورشید برای تبدیل آب و کربن دی اکسید به انرژی استفاده می نمایند، تقلید می کنند، می توانند روزی به ما کمک کنند تا با برخی از مشکلات زیست محیطی مقابله نماییم.
دانشمندان حالا نوع جدیدی از این فنآوری را به معرض نمایش گذاشته اند که نه فقط می تواند این پروسه را برای تولید سوخت هیدروژن پاک تقلید کند، بلکه در حین استفاده گرفتار تغییرات مورفولوژیکی می شود که موجب می شود با گذشت زمان کارآمدتر شود.
این تحقیق توسط دانشمندان دانشگاه "میشیگان"(UM) و آزمایشگاه ملی "لارنس لیورمور" انجام شده است. پژوهشگران در حال کار روی یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی بودند که از پیش تولید شده بود. این دستگاه با بهره گیری از نور خورشید برای تجزیه آب شیرین و نمک و تولید هیدروژن جهت استفاده در سلول های سوختی، نوعی تمیزتر از تولید هیدروژن را که معمولاً با بهره گیری از گاز طبیعی یا انرژی الکتریکی تولید می شود، نوید می دهد.
این دستگاه از سیلیسیم و گالیم نیترید تولید شده است؛ موادی که معمولاً در الکترونیک و سلول های خورشیدی استفاده می شوند و در مقایسه با بازده یک درصدی دستگاه های پیشین، بازده چشم گیر سه درصدی تبدیل نور خورشید به هیدروژن را ارائه می دهد. این دستاورد با برج هایی از گالیم نیترید بر روی یک پشتوانه سیلیکونی که نور خورشید را به الکترون های آزاد تبدیل می کند، محقق می شود و در نتیجه آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می کند.
این نتایج در سال ۲۰۱۸ انتشار یافته بود، اما دانشمندان برای درک بهتر از دلیلهای کارآیی بالای آن، مطالعه روی این دستگاه را ادامه دادند. آنها در تازه ترین مطالعه خود از طیف وسیعی از تکنیک های پیشرفته میکروسکوپی و طیف سنجی برای مشاهده مواد در حال استفاده بهره بردند و تعدادی از شگفتی ها را کشف کردند.


در صورتیکه انتظار می رود عملکرد دستگاه فتوسنتز مصنوعی طی چند ساعت با فرسودگی مواد کم شود، اما این دستگاه با گذشت زمان کارآمدتر می شد. مشاهدات دانشمندان نشان داد که با بهره گیری از این سیستم، قسمت های بالای برج گالیم نیترید با جذب اکسیژن و به دست آوردن خواص جدید، مکان های جدیدی را برای تولید هیدروژن تشکیل داده و به ماده ای تبدیل می شود که به "گالیم اکسی نیترید" مشهور است.
"فرانچسکا توما" نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: ما یک خاصیت غیرمعمول در این مواد کشف کردیم که موجب می شود کارایی و ثبات بیشتری داشته باشد. کشف ما یک تغییر دهنده واقعی بازی است. من هیچ گاه چنین ثباتی را ندیده ام.
دانشمندان برای مراحل بعدی، آزمایش این ماده را بعنوان قسمتی از یک سلول فتوالکتروشیمیایی کامل برای تجزیه آب در نظر دارند که شامل کاوش در مورد چگونگی ایجاد پایداری بیشتر در این سیستم با مواد مشابه است.
این مطالعه در مجله Nature Materials انتشار یافته است.




منبع:

1400/01/19
23:14:31
5.0 / 5
330
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۵ بعلاوه ۵