ذخیره انرژی خورشیدی به کمک نانوذرات طلا

نانوذرات ستاره‌ای‌شکل طلا با پوششی از جنس ماده‌ای نیمه‌رسانا می‌توانند چندبرابر کارآمدتر از دیگر مواد، از آب هیدروژن تولید کنند و موجب بهبود ذخیره‌ی انرژی خورشیدی و ایجاد پیشرفت‌هایی در جهت تقویت روش‌های استفاده از انرژی تجدیدپذیر و مبارزه با تغییرات اقلیمی شوند. لورا فابریس استاد دانشگاه راتجرز و هدایت کننده‌ی این مطالعه گفت:

به‌جای استفاده از نور فرابنفش که روش استاندارد در این کار است، ما از نور مرئی و نور فروسرخ برای برانگیختگی الکترون‌ها در نانو ذارت طلاه بهره بردیم. الکترون‌های برانگیخته در فلز می‌توانند به‌طور کارآمدتری به نیمه‌سانا که کاتالیزگر واکنش است، منتقل شوند.

زمانی که نانوذرات طلایی ستاره‌شکل پوشانده‌شده با ماده‌ی نیمه‌رسانا در معرض نور خورشید قرار گیرند، تولید پر بازده هیدروژن از آب را ممکن می‌سازند

این پژوهشگران که مطالعه‌ی آن‌ها در ژورنال Chem منتشر شده‌است، روی فوتوکاتالیز که به‌طور معمول به مفهوم بهره‌برداری از نور خورشید برای آسان‌تر یا ارزان‌تر کردن واکنش‌ها است، تمرکز کرده‌اند. تیتانیوم دی‌اکسیدی که بر آن نور فرابنفش تابانده شود، اغلب به‌عنوان یک کاتالیزور استفاده می‌شود؛ اما استفاده از نور فرابنفش کارآمد نیست.

پژوهگشران دانشگاه راتجرز در این مطالعه از نور مرئی و نور مادون قرمز استفاده کردند؛ که نانوذرات طلا، آن‌ها را سریع‌ جذب کرده و سپس تعدادی از الکترون‌های تولیدشده در نتیجه‌ی جذب نور را به مواد مجاوری همچون تیتانیوم دی‌اکسید انتقال می‌دهند. مهندسان نانوذرات طلا را با تیتانیوم دی‌اکسید پوشش داده و آنها را در معرض نور فرابنفش، نور مرئی و نور فروسرخ قرار دادند و چگونگی حرکت الکترون‌ها از طلا به‌سمت ماده‌ی نیمه‌رسانا را بررسی کردند. نتایج نشان داد که الکترون‌ها که آغازگر واکنش هستند، نسبت به کارهایی که در گذشته انجام شده بود، هیدروژن به‌دست‌آمده از آب را به میزان چهار برابر کارآمدتر تولید کردند. انرژی خورشید به شکل هیدورژن ذخیره شده و سپس هنگامی که خورشید نمی‌تابد، برای تولید انرژی استفاده می‌شود.

فابریس گفت:

نتایج برجسته‌ی ما کاملا آشکار هستند؛ ما همچنین قادر بودیم در دمای سنتر بسیار پایین، این ذرات طلا را با تیتانیوم کریستالی پوشش دهیم. این نخستین حرکت ما بود؛ اما وقتی ماده و نحوه‌ی عملکرد آن را درک کنیم، می‌توانیم موادی برای کاربرد در زمینه‌های مختلفی همچون نیمه‌رساناها، صنایع خورشیدی و شیمیایی یا تبدیل کربن‌دی‌اکسید به چیزی که برای ما قابل استفاده باشد، طراحی کنیم. در آینده می‌توانیم مسیرهای استفاده از نور خورشید را افزایش دهیم.