Wraz z opracowaniem czystych źródeł energii stanowiących jedno z największych wyzwań XXI wieku, wykorzystanie światła słonecznego do napędzania reakcji katalitycznych, a w szczególności wytwarzania wodoru z rozszczepiania wody stało się najbardziej obiecującą ścieżką rozwoju. Projekt ten wykorzystuje dużą bibliotekę nanomateriałów w celu wyprodukowania nowych hybryd o udoskonalonych właściwościach zapewniających wyższą wydajność fotokatalityczną.
Natura często stanowi natchnienie dla poczynań naukowców. Wykorzystanie
światła słonecznego w sztucznych urządzeniach fotosyntetyzujących w celu
wyprodukowania wodoru cząsteczkowego (H2) wykorzystywanego w ogniwach
paliwowych H2 stanowi przedmiot wielu badań. Systemy fotokatalityczne
rozszczepiają cząsteczki wody na H2 i tlen. Potrzebne są nowe materiały o
wyższej wydajności i stabilności, dostępne przy niższych kosztach.
Naukowcy badają hybrydowe nanomateriały zbudowane z nanostrukturalnego węgla i nieorganicznych półprzewodników dzięki wsparciu UE dostępnemu w ramach projektu
CARINHYPH. Zespół wykorzystał nanorurki węglowe wysokiej jakości oraz grafen i dokonał ich funkcjonalizacji w celu dalszej integracji z materiałem nieorganicznym poprzez rozwój in-situ w ramach różnych architektur: nanowęglowych membran powlekanych materiałem nieorganicznym, mezoporowatych hybryd dwudziestoczterościanu pięciokątnego oraz struktur uzyskanych w wyniku elektrowirowania.
Kluczowy aspekt projektu kładzie nacisk na inżynierię międzyfazową jako mechanizm służący do kontrolowania procesów przenoszenia ładunków między opracowanymi hybrydami, zwiększając tym samym okres życia ładunku i wydajność fotokatalityczną. W ramach tego projektu poczyniono postępy w zakresie optymalizacji metod syntetyzowania. Najnowocześniejsze techniki spektroskopii zapewniły unikalny wgląd w elektroniczne właściwości występujące na połączeniu nanostruktury węglowej i nieorganicznego półprzewodnika, zapewniając elementy służące do odpowiedniego dopasowania metod syntetyzowania.
Zespół projektu CARINHYPH obejmuje przedsiębiorstwa położone na dwóch końcach łańcucha dostaw. Thomas Swan Ltd. to przedsiębiorstwo zajmujące się wysokowartościowymi chemikaliami wytwarzające nanorurki węglowe o wysokiej jakości oraz grafen w ilościach przemysłowych. INAEL to MŚP w dziedzinie zaawansowanych materiałów nieorganicznych. W celu zwiększenia przemysłowego potencjału wdrożenia opracowanych materiałów przygotowywany jest plan ich wykorzystania na skalę przemysłową. Obejmuje on kosztorys cyklu życia (LCC) i ocenę cyklu życia (LCA) w celu zapewnienia zrównoważonego rozwoju.
W perspektywie krótkoterminowej projekt CARINHYPH przyczynia się do racjonalnego zaprojektowania i syntezy nowych, nanostrukturalnych materiałów hybrydowych dzięki udoskonalonej wydajności katalitycznej w ramach zrównoważonych zastosowań energetycznych, takich jak rozszczepianie wody, jej oczyszczanie, fotoelektrochemia i urządzenia fotowoltaiczne. W perspektywie długoterminowej, te nanostrukturalne systemy hybrydowe przyczynią się do stawienia czoła wyzwaniom energetycznym, przed jakimi stoi UE.
poleca:
