Покращене розщеплення води за допомогою сонячної енергії з використанням гетероструктур MoS2 GaN нанотродів

Новий прорив у водневій енергетиці: Підвищення ефективності фотоелектрохімічного процесу водорозділу

Останні досягнення у галузі альтернативної енергетики зробили велику хвилю в науковому світі. Дослідники з CSIR-National Physical Laboratory та IIT Madras розробили нову технологію, яка може значно змінити підхід до виробництва водню за допомогою сонячної енергії. Вони створили наностержні з галій нітриду, покриті дисульфідом молібдену (MoS2), на поверхні вольфрамового фольги для поліпшення ефективності фотоелектрохімічного розщеплення води.

Стержні з галій нітриду мають високу рухливість електронів і стабільність, але заважає широка енергетична зона, яка обмежує їх здатність поглинати сонячну енергію. Для вирішення цієї проблеми команда дослідників додала дисульфід молібдену, матеріал з каталізаторними властивостями, до цих наностержнів. У результаті така комбінація дала фотострумову щільність близько 172 мікроампер на квадратний сантиметр, що в 2,5 рази краще, ніж у звичайних наностержнів з галій нітриду.

Цей помітний приріст у продуктивності був викликаний типом II вирівнювання енергетичних зон, що сприяє чіткішому розділенню зарядів, знижує опір передачі заряду та збільшує кількість активних зон.

Технології, які ведуть в майбутнє

Розвиток цих наноструктур здійснювався шляхом використання хімічного осадження з газової фази за умов атмосферного тиску та лазерної молекулярної епітаксії. Аналіз матеріалів з допомогою спектроскопії Рамана, рентгенівської дифракції та рентгенівської фотоелектронної спектроскопії підтвердив існування гексагональних фаз та встановив електронні стани. Це стало важливим кроком вперед у розумінні та удосконаленні технології водню.

Переваги нових гетероструктур

За словами дослідників, інтеграція MoS2 з наностержнями GaN відкриває нові шляхи для підвищення ефективності сонячного виробництва водню. Це стало можливим завдяки підтримці від CSIR-FIRST та SAMMARTH. Подальше дослідження зосередиться на масштабуванні цього підходу для промислових застосувань, що може змінити наше майбутнє у сфері відновлювальної енергетики.