Прогрес в сонячно-енергетичних редокс-реакціях за допомогою перовскітних гетероперехресних структур

Інноваційні гетероструктури на основі металогалогенідних перовскітів для сонячної енергетики

Недавній огляд від провідних дослідників Університету Цзяотун у Сіані, Університету технологій Чжецзян та Північно-Західного політехнічного університету висвітлює розвиток гетероструктур на основі металогалогенідних перовскітів (MHP) для реакцій редокс, що відбуваються під дією сонячної енергії. Під керівництвом професорів Цзянь Лі та Сійюань Фенга, команда працює над розв’язанням ключових проблем MHP, таких як нестабільність та швидка рекомбінація зарядів, через інтеграцію з іншими матеріалами, що дозволяє створити передові гетероструктури.

Ці гетероструктури MHP здатні ефективно розділяти заряди, знижувати рекомбінацію носіїв заряду та підвищувати фотокаталітичну ефективність. Пасивація поверхонь стабільними матеріалами додатково покращує довговічність MHP у важких умовах. Це відкриває нові горизонти для їх застосування у відновлюваній енергетиці.

Комплексні гетероструктури для ефективного поділу зарядів

Огляд деталізує різноманітні структури MHP, такі як типи Шотткі, Тип-I/II, Z-схема та S-схема. Ці структури виявляють різні механізми переносу зарядів і редокс-властивості, що дозволяє їх адаптувати під специфічні завдання. Методи синтезу гетероструктур варіюються від фізичного змішування до електростатичної самоасамблеї, in situ зросту та гібридних технік, що забезпечують створення якісних інтерфейсів.

Експериментальні результати вражають – швидкість виробництва водню досягає 13.6 ммоль на грам на годину, а конверсія CO2 в CO проходить з 90-відсотковою селективністю. Такі досягнення ставлять нові рекорди в галузі чистої енергетики, демонструючи великий потенціал технології у боротьбі зі змінами клімату.

Шлях до масштабування та нових технологій

За словами дослідницької команди, гетероструктури MHP мають величезний потенціал для масштабованого виробництва водню та ефективної утилізації CO2. Вони також можуть застосовуватись у екологічній реабілітації та селективних органічних перетвореннях. Проте, автори підкреслюють необхідність подальших досліджень для оптимізації інтерфейсу, підвищення довгострокової стабільності та забезпечення процесів багатозарядного переносу без жертвуючих агентів.

Публікація окреслює дорожню карту для перетворення фотокаталістів на основі MHP з лабораторних досліджень у практичні технології, здатні змінити підхід до використання сонячної енергії. Вона показує великі можливості, які відкриваються перед людством у пошуках стійкої енергії.