Microscopia elettronica a trasmissione. un, B, Pattern di diffrazione elettronica dell'area selezionata ottenuto da SrTiO3:Al caricato con Rh (0,1 % in peso)/Cr2O3 (0,05 % in peso)/CoOOH (0,05 % in peso) (a) e corrispondente immagine al microscopio elettronico a trasmissione di una particella (b). C, Morfologia delle particelle e orientamento dei cristalli. Credito: Natura (2020). DOI:10.1038/s41586-020-2278-9
Un team di ricercatori affiliati a diverse istituzioni in Giappone ha sviluppato un modo migliore per dividere le molecole d'acqua per produrre idrogeno usando la luce solare. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Natura , il gruppo descrive la loro tecnica e come ha funzionato. Simone Pokrant con Inscripta, Inc. ha pubblicato un articolo su News and Views che illustra i problemi che gli scienziati hanno dovuto affrontare nel tentativo di utilizzare la luce solare per l'elettrolisi e dettaglia anche il lavoro del team nello stesso numero della rivista.
Mentre il pianeta continua a diventare più caldo a causa della continuazione delle emissioni di gas serra, gli scienziati cercano alternative alla combustione della benzina nelle auto, uno dei principali responsabili del riscaldamento globale. Una delle principali aree di ricerca ha riguardato la sostituzione della benzina nelle auto con l'idrogeno, quando brucia, non produce gas serra. Ma tali sforzi sono stati ostacolati dall'efficienza e da problemi economici. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno dato un nuovo sguardo all'uso del titanato di stronzio, un ossido di stronzio e titanio. Gli scienziati sanno dalla fine degli anni '70 che può essere utilizzato per dividere le molecole d'acqua in modo fotocatalitico, ma non sono riuscito a trovare un modo economico per usarlo. I ricercatori in Giappone hanno trovato il modo di aggirare molti degli ostacoli al suo uso generale.
I ricercatori hanno applicato diverse nuove tecniche all'uso del titanato di stronzio come fotocatalizzatore. La prima riguardava la soppressione della ricombinazione di carica migliorando la cristallinità e riducendo il numero di difetti chimici nel reticolo cristallino. La seconda tecnica prevedeva un'ulteriore soppressione della ricombinazione di carica depositando selettivamente co-catalizzatori sulle sfaccettature del cristallo. Una terza tecnica prevedeva la prevenzione di reazioni collaterali indesiderate ricoprendo il co-catalizzatore di rodio in un involucro protettivo costituito da un composto di cromo.
La combinazione di miglioramenti alla tecnica ha portato a un punteggio di efficienza quantica esterna più elevato (la frazione dei fotoni che colpisce la reazione che il fotocatalizzatore può utilizzare per dividere le molecole d'acqua):hanno raggiunto il 96% quando si utilizza la loro tecnica con il fotocatalizzatore durante i test con radiazioni irradiate leggero. È necessario più lavoro prima che la loro tecnica possa essere tradotta in condizioni del mondo reale, ma i ricercatori suggeriscono che il loro lavoro mostra che un tale approccio è praticabile.
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