太阳能化学工业的照明利用

太阳能化学工业的照明利用

利用阳光驱动化学反应的新技术正在为一个更可持续的化学制造业铺平道路,这是全球最大的能源用户之一。

RMIT大学的研究人员开发了一种纳米增强材料,它可以捕获99%的难以置信的光,并将其转化为化学反应。

除了减少化学制造对环境的影响外,这项创新有朝一日还可以用于提供更好的红外摄像机和太阳能水淡化等技术。

这项研究发表在今天的《美国化学学会应用能源材料》(ACS Applied Energy Materials)上,它解决了为化学制造业寻找替代能源的挑战,替代能源占全球能源消耗的10%左右,占工业温室气体排放的7%。

在美国,化工制造业的能源消耗量超过其他任何行业,占2017年工业能源消耗量的28%。

虽然光催化是利用光来驱动化学反应的一种方法,但在工业上,光催化的效率和成本仍然是广泛应用的重要障碍。

首席研究员、副教授丹尼尔·戈麦斯说,这项新技术最大限度地提高了光吸收,从而有效地将光能转化为化学能。

“化学制造是一个耗电量大的行业,因为传统的催化过程需要密集的加热和压力来驱动反应,”RMIT科学院的ARC未来研究员戈麦斯说。

“但迈向更可持续的未来的一大挑战是,许多最适合引发化学反应的材料对光反应不够灵敏。”

“我们开发的光催化剂可以捕捉99%的光谱光,100%的特定颜色。

“这是一种可扩展和高效的技术,为太阳能的使用开辟了新的机遇,从发电到直接将太阳能转化为有价值的化学品。”

太阳能纳米技术

这项研究集中在钯,一种在产生化学反应方面很好的元素,但通常不是很轻的反应。通过控制钯纳米粒子的光学性质,研究人员能够使这种材料对光更加敏感。

虽然钯稀有且昂贵,但这项技术只需要很小的量,4纳米的纳米增强钯足以吸收99%的光,并实现化学反应。相比之下,人类的平均毛发厚度为100000纳米。

除了化学制造,这项创新还可以通过产生更灵敏、更清晰的图像,进一步发展为一系列其他潜在的应用,包括更好的夜视技术。

另一个潜在的用途是脱盐。纳米增强材料可以放在盐水中,然后暴露在阳光下,产生足够的能量来煮沸和蒸发水,将其与盐分离。

戈麦斯是RMIT的偏振光实验室的负责人,他说这项新技术可以显著提高新兴光催化领域的产量,目前领先的公司以光为动力每天生产大约30公斤的产品。

他说:“我们都依赖化工制造业的产品,从塑料和药品到化肥以及在数字屏幕上产生颜色的材料。”

“但与我们其他经济体一样,这是一个目前由碳驱动的行业。

“我们的最终目标是利用这项技术有效地利用阳光,将太阳能转化为化学物质,从而将这一重要的产业转化为可再生和可持续的产业。”

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