O powstawaniu paliw z wody

Porady

Najważniejsze zalety stosowania wapna w uprawach rolniczych

Uprawa roślin rolniczych to złożony proces, który wymaga ogromnej wiedzy. Tradycyjna uprawa roślin rolniczych stawia czoła różnego rodzaju wyzwaniom, aby...
Czytaj dalej
Aktualności Laboratorium Porady

Artykuł opisujący nasze ostatnie prace ukazał się w Materials Research Bulletin

Życzymy przyjemnej lektury - artykuł opisujący nasze ostatnie prace ukazał się w Materials Research Bulletin https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0025540821002154? Kokatalizatory odgrywają ważną rolę...
Czytaj dalej
Porady

Brutalne życie pszczół

Robotnica, która w czasie zimy nawet może przeżyć do pięciu miesięcy, dosłownie zapracuje się na śmierć po sześciu tygodniach w szczycie sezonie produkcyjnego. A dzieło jej życia przyniesie jedną dwunastą części łyżeczki miodu.
Czytaj dalej
Aktualności Laboratorium Porady

Określanie wydajności materiałów fotoelektrodowych za pomocą skaningowej mikroskopii elektrochemicznej

Naukowcy z SajTom Light Future wspólnie z włoskimi badaczami z Laboratory of Applied Electrochemistry opracowali nową metodę badania aktywności materiałów...
Czytaj dalej
Aktualności Laboratorium Porady

Nanopy-1 fotokatalityczny oczyszczacz powietrza opracowany przez SajTom Light Future

SajTom Light Future prezentuje nowy produkt - innowacyjny oczyszczacz powietrza oparty na efekcie fotokatalitycznym - Nanopy-1 Zakup w naszym e-sklepie...
Czytaj dalej
Aktualności Laboratorium Porady

Najlepsza publikacja 2017

Editor czasopisma Journal of Occupational and Environmental Hygiene, T. Renée Anthony, poinformował nas, że nasza publikacja Szymon Wojtyła, Piotr Klama...
Czytaj dalej
Porady

O badaniu gleby

dlaczego warto wykonać analizę gleby Gleby w Polsce z reguły mają nieuregulowany, zbyt kwaśny odczyn pH i są ubogie w...
Czytaj dalej
Aktualności Laboratorium Porady

Badania w Niemieckim Synchrotronie Elektronowym DESY w Hamburgu

W ostatnich miesiącach trwały w naszej firmie badania opierające się na technikach synchrotronowych wykonane w Niemieckim Synchrotronie Elektronowym DESY w...
Czytaj dalej
Aktualności Laboratorium Porady

Filtr SYNE, czyli o wprowadzeniu fotokatalizy do świata druku przestrzennego

Druk przestrzenny, czyli druk 3D, zwłaszcza w metodzie FFF to technologia, z którą wiąże się szerokie nadzieje w kierunku szybkiego...
Czytaj dalej
Porady

O powstawaniu paliw z wody

Czytaj dalej

Koncepcja samochodów napędzanych wodorem współcześnie nikogo już nie dziwi, a pojazdy takie będą coraz popularniejsze na naszych drogach. Ich główną zaletą jest uniezależnienie od paliw kopalnych oraz brak emisji wywołującego efekt cieplarniany dwutlenku węgla. Unia Europejska dotuje projekty rozwoju takich pojazdów oraz wspiera pomysł pokrycia kontynentu siecią specjalnych wodorowych stacji, w których można będzie zatankować bak tym paliwem przyszłości.

A gdyby posunąć się o krok dalej? Gdyby wodorowe paliwo produkowane było na bieżąco, w samochodzie, bez żadnego zewnętrznego źródła energii, całkowicie za darmo? Wówczas taki samochód wymagałby jedynie uzupełniania poziomu wody w baku. To, co dla niektórych może wydawać się odległą przyszłością albo wręcz mało realistycznymi mrzonkami, staje się jednak faktem, także za sprawą naszej firmy.

W dobiegającym końca projekcie SONATA finansowanym przez Narodowe Centrum Nauki (2016/21/D/ST4/00221), wspólnie z naukowcami z Uniwersytetu w Mediolanie badaliśmy wykorzystanie związków miedzi jako aktywnych materiałów w procesie indukowanego światłem wytwarzania wodoru. Opracowane przez nas nanomateriały zdolne są do pochłaniania światła słonecznego w szerokim jego zakresie, to jest zarówno światła widzialnego jak i ultrafioletu i bliskiej podczerwieni. Wskutek tej absorbcji dochodzi do wygenerowania par ładunków: elektron-dziura. Ładunki te z kolei mogą reagować z cząsteczkami wody, powodując utlenianie wody oraz jej redukcję, z utworzeniem wodoru. Wyobraźmy sobie zatem dach samochodu w postaci fotoelektrochemicznego panelu, w którym dochodzi do produkcji wodoru dzięki jego oświetleniu przez światło słoneczne. Nie jest to nowy pomysł, bowiem podwaliny koncepcji położono już w drugiej połowie ubiegłego wieku jednak wciąż problemem jest znalezienie odpowiednich materiałów, zdolnych do produkcji wodoru z satysfakcjonującą wydajnością. Problemem jest także stabilność materiałów, bowiem wiele ze znanych półprzewodników, oferujących obiecującą wydajność ulega fotokorozji czyli degradacji powodującej zanik swoich zdolności konwersji światła na energię chemiczną.

W naszych badaniach skupiliśmy się właśnie na poprawie tego drugiego parametru, czyli stabilności i trwałości materiałów fotokatalitycznych, bowiem aby można myśleć o ich praktycznym wykorzystaniu na przykład w napędzanych wodorem pojazdach, ich żywotność nie może ograniczać się do minut czy godzin (jak to często deklarowane jest w publikacjach naukowych) a raczej miesięcy lub lat. W zaproponowanej przez nas koncepcji połączyliśmy w jeden kompozyt różne półprzewodniki, skupiając się przede wszystkim na związkach miedzi, gdyż istnieją silne naukowe przesłanki o wysokiej fotoaktywności tlenku miedzi, a przy tym są to związki powszechnie dostępne, tanie oraz o niskiej toksyczności zarówno dla człowieka jak i wobec elementów środowiska naturalnego. Badaliśmy zatem kompozyty tlenku miedzi(I) z tlenkiem miedzi(II), tlenku miedzi(II) z jodkiem miedzi czy tlenku miedzi(II) z grafitowanym azotkiem węgla. Opracowane kompozyty cechują się nie tylko dużą wydajnością wytwarzania wodoru, ale także dzięki procesowi wzajemnej wymiany ładunków są bardziej trwałe niż izolowane półprzewodniki. Podczas aktu wzbudzenia ładunków w ziarnie materiał fotokatodowego następuje silna separacja ładunków, elektrony migrują w stronę jednego składnika kompozytu zaś dziury w stronę drugiego. Dzięki takiemu zachowaniu badane przez nas kompozyty półprzewodnikowe wykazują efekt samo-ochronny a nawet samo-regeneracyjny. Dzięki temu są stabilne i w sposób trwały i jednorodny mogą produkować wodór. Tak interesujące właściwości zostały potwierdzone dzięki wykorzystaniu bardzo zaawansowanych metod naukowych, a przede wszystkim metod synchrotronowych (technika XAS), które pozwoliły nam „na żywo” obserwować przepływ ładunków w ziarnie półprzewodnika podczas pracy. Badania te prowadziliśmy w Europejskim Ośrodku Synchrotronu Atomowego w Grenoble we Francji.

Podsumowując należy stwierdzić, iż w udało się zrobić krok w stronę otrzymania materiałów do wytwarzania fotokatod o podwyższonej stabilności i trwałości. W dalszym ciągu jednak trwają prace nad intensyfikacją procesu wytwarzania wodoru i eliminacją niekorzystnych współprocesów takich jak rekombinacja ładunków. Osiągnięcie sukcesu w założonych badaniach pozwoli nam rozpocząć badania rozwojowe i prace zmierzające do wdrożenia.

Więcej o naszych badaniach można poczytać w opublikowanych przez nas artykułach w czasopismach specjalistycznych:

  • Tomasz Baran, Szymon Wojtyła, et al., An Efficient CuxO Photocathode for Hydrogen Production at Neutral pH: New Insights from Combined Spectroscopy and electrochemistry, ACS Appl. Mater. Interfaces , 2016, 8 (33), pp 21250-21260
    (
    https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.6b03345)

  • Szymon Wojtyła, Konrad Szmit, Tomasz Baran, Type II Heterostructures: The Way Towards Improved Photoelectrochemical Activity of Graphitic Carbon Nitride, J. Inorg. Organomet. Polym. 2018, 28, 492-499 (https://link.springer.com/article/10.1007/s10904-017-0733-3)

  • Tomasz Baran, Alberto Visibile, Szymon Wojtyła, et al., Reverse type I core – CuI /shell – CuO: A versatile heterostructure for photoelectrochemical applications, Electrochim. Acta. 2018, 266, 441-451(https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.02.023)