Mottenogen inspireren efficiëntere foto-elektrochemische cellen

Anonim

Mottenogen inspireren efficiëntere foto-elektrochemische cellen

Milieu

Helen Clark

18 juli 2014

3 afbeeldingen

Illustratie van de zonnecel "mot " (afbeelding: Empa)

Als nachtdieren moeten nachtvlinders maximaliseren hoe goed ze in het donker kunnen zien, terwijl ze minder zichtbaar blijven om roofdieren te vermijden. Deze mogelijkheid om zoveel mogelijk van het beschikbare licht te verzamelen en tegelijkertijd zo min mogelijk weer te geven, heeft onderzoekers van de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalkunde en -technologie (Empa) geïnspireerd om een ​​nieuw type foto-elektrochemische cel te ontwerpen met relatief lage kosten materialen.

Fotosynthese verandert lichtenergie in chemische energie door wateratomen te splitsen in waterstof en zuurstof. In de afgelopen jaren is veel moeite gedaan om kunstmatige fotosynthese te ontwikkelen, waarbij veel onderzoekers verschillende methoden probeerden te gebruiken om de goedkope en schone energie te genereren, maar het proces is nog niet geperfectioneerd.

Eenvoudige, onverslijtbare roest - ijzeroxide - zou de sleutel kunnen zijn tot het realiseren van goedkope, effectieve foto-elektrochemische cellen die de fotosynthese nabootsen. Roest absorbeert hoge energiefrequenties van zonlicht, maar omdat het een slechte geleider is, kan slechts een zeer dunne laag worden gebruikt in het celontwerp, wat op zijn beurt zonlichtinzameling remt. Maar wanneer ijzeroxide bedekt is met een dunne laag wolfraamoxide vormen de twee elementen een soort dubbele spiegel die licht heen en weer stuitert totdat alles is geabsorbeerd.

Dat is waar de op motten geïnspireerde microstructuur binnenkomt. Empa-onderzoekers Florent Boudoire en Artur Braun pakten een stuk glas besproeid met een suspensie van plastic deeltjes die een druppel wolfraamzoutoplossing bevatten. Dit werd vervolgens in een oven geplaatst om het plastic weg te branden, waardoor alleen het wolfraam overblijft, dat vervolgens wordt besproeid met een oplossing van ijzerzout en nogmaals wordt geschoten om het dubbel gelaagde absorptievel te creëren - of het licht vasthoudende oog van de mot. "

Eén doel van deze experimenten is een duidelijker begrip van hoeveel wolfraamoxide bijdraagt ​​aan de fotostroom versus ijzeroxide. Een perfecte verhouding zorgt voor de hoogste efficiëntie en er wordt onderzoek uitgevoerd om het recept voor het perfecte recept voor oog-zonnecellen voor de ogen te perfectioneren.

Bron: Empa

Florent Boudoire test de werking van zijn foto-elektrode in een zonnesimulator (Foto: Empa)

Hoe de mottenoog zonnecel functioneert (afbeelding: Empa)

Illustratie van de zonnecel "mot " (afbeelding: Empa)