Waterstof als duurzame bron van hernieuwbare energie

Onderzoekers van de Universiteit van Chemie en Technologie in Praag hebben onderzoek gedaan naar de fotokatalytische activiteit van 2D TaS2 met twist-angle.

Met toenemende eisen in de moderne samenleving staan ​​de energiecrisis en milieuproblemen momenteel in de schijnwerpers. Waterstof is de primaire duurzame bron van hernieuwbare energie en is zeer vereist voor geavanceerde energieconversiesystemen. Onlangs zijn foto-elektrokatalytische en foto-elektrochemische watersplitsingsmethoden efficiënte benaderingen voor de schaalbare generatie van waterstof.

Het concept van door licht geïnduceerde energieproductie door middel van halfgeleiderkatalysatoren trok veel onderzoeksinspanningen aan om goedkope, efficiënte bifunctionele materialen te ontwikkelen voor waterstofproductie en omgevingsgevoelige respons. “De prestaties van deze materialen kunnen worden afgestemd terwijl het licht van verschillende golflengten wordt verlicht. De foto-geïnduceerde elektronenoverdracht in het beoogde op nanosheets gebaseerde gevoelige materiaal zal foto-elektrochemische watersplitsing genereren, bijvoorbeeld een snellere waterstofevolutiereactie (HER) of breedbandlicht -gevoelige detector”, zegt hoofdonderzoeker Evgeniya Kovalska. En voegt eraan toe: “Deze zullen nieuwe wegen banen voor opkomende materialen als een goedkoper en productiever alternatief voor de meest voorkomende op fossiele brandstoffen gebaseerde methoden voor waterstofproductie en traditionele fotodetectoren.”

De goedkope, efficiënte foto-elektrogevoelige elektroden als alternatief voor dure en complexe starre systemen zijn nog steeds in de vraag naar geavanceerde fotogevoelige technologie. In het onderzoek werd de door licht geïnduceerde efficiëntie van elektrochemisch geëxfolieerde TaS2-nanobladen voor katalyse van waterstofgeneratie en fotodetectoren aangetoond. Wederzijds draaien van de geëxfolieerde 2H-TaS2-vlokken leidt tot de herverdeling van de ladingsdichtheid die wordt veroorzaakt door de interactie tussen de lagen van de afzonderlijke nanobladen. Externe lichtbestraling op het TaS2-oppervlak beïnvloedt de geleidbaarheid ervan, waardoor het materiaal geschikt is voor foto-elektrokatalyse en fotodetectie. De op TaS2 gebaseerde foto-elektrokatalysator vertoont een hoge activiteit van de waterstofevolutiereactie (HER). De TaS2-geïntegreerde fotodetector in het zure medium vertegenwoordigt zijn breedbandrespons met de hoogste fotorespons op lichtverlichting van 420 nm. “Deze bevinding zal de weg vrijmaken voor een nieuwe realisatie van geëxfolieerd TaS2 met draaihoek voor foto-geïnduceerde elektrochemie en detectie”, concludeert Kovalska.

De studie is gepubliceerd in Nature’s npj 2D-materialen en toepassingen.