前所未有的方式 利用陽光超晶體大突破

編譯/高晟鈞

很可能是能源轉型的關鍵之一,而太陽光則是再生能源的基石。為了借助太陽光來獲得氫氣,來自慕尼黑大學的研究人員,成功利用奈米技術,創造了能更有效地聚集太陽能的材料。

慕尼黑大學的研究人員,成功利用奈米技術借助太陽光來獲得氫氣,創造了能更有效地聚集太陽能的材料。示意圖。(圖/123RF)

太陽能的創新與突破

「太陽能的高能粒子(光子)與原子結構相遇的地方,便是我們研究的起點」作者Emiliano Cortés說道。Emiliano認為,新型太陽能電池與光催化劑具有極大的潛力,因為他們可以直接使用光能用於化學反應,繞過了發電的需要。

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目前這些技術最大的挑戰之一在於,陽光在到達地球時,實際上是被「稀釋」過了的,因此單位面積的能量相對較低,而太陽能電池透過大面積覆蓋來彌補這一點。

因此,Emiliano轉而從另一個角度解決這項挑戰──二維超晶體。這種材料可以用於聚集太陽能,並保持著目前利用陽光產生氫氣的世界紀錄。

微型磁鐵集中太陽能

研究團隊在超晶體中使用奈米級金屬(此研究中為金),製造了10-200奈米範圍的粒子。在這種尺度上的等離子體金屬(包括銅、銀、鋁和鎂)會發生一種特殊現象,使得可見光與金屬的電子交互作用異常強烈,並產生「共振振盪」。

這意味著電子可以從奈米粒子快速地從一側集中到另外一側,形成一個微型磁鐵,專家稱之為──偶級距。更具體來說,這個過程就像是一個聚集能量的超級透鏡,使得此材料能捕捉更多的陽光,並將其轉化為高能量的電子,推動化學反應。

研究成果顯示,此光催化材料的甲酸製氫速率為每小時140豪莫爾/克,是目前陽光製氫的世界紀錄。

這項研究的成功將幫助人類從化石能源轉向更永續的生產,並更有效地利用可再生能源。

資料來源:Scitechdaily

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