El combustible de hidrógeno está emergiendo como una fuente de energía limpia que puede reemplazar el combustible de espuma. Una forma de preparar permanentemente el hidrógeno es a través de la distribución del agua foto electroquímica (PEC), donde el dióxido de titanio (¿tio?) Absorbe la luz solar y facilita la generación de oxígeno, mientras que el hidrógeno se fabrica en cátodo. Sin embargo, el proceso en los fotovanoides se enfrenta a los electrones y agujeros debido a la falla para completar la reacción antes de que puedan completar la reacción. Para mejorar la tecnología, es importante comprender estas desventajas.
Un estudio reciente, que apareció Journal of American Chemical Society El 22 de febrero de 2025, ofrece nuevas ideas sobre este desafío. En este estudio, el Dr. Yohi Chu, en el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JIST), y el profesor Fomiaki Amano en la Universidad Metropolitana de Tokio, en colaboración con investigadores del Instituto de Ciencias Tokio, Imperial College London y Swansea, en colaboración con investigadores.
Al agregar intensidad de espectroscopía fotográfica modificada (IMP) con la distribución del análisis de horas de ablandamiento (DRT), los investigadores identificaron el comportamiento de transporte de carga que previamente era obligatorio. A diferencia de los métodos tradicionales, este enfoque no depende del modelo de circuito predeterminado, lo que permite un análisis claro y más directo.
“Nuestro procedimiento nos permite analizar el movimiento de electrones en detalle, que muestra el primer proceso necesario”, dice el Dr. Chu.
Hasta ahora, las pérdidas de energía en la distribución del agua PEC se pensaban que no se podía distinguir cuantitativa. Este estudio ha revelado que el reinicio es a través de tres mecanismos separados. En alto voltaje, la incompetencia surge cuando la luz ingresa a la sustancia muy profundamente, lo que hace que la máxima entrada fomente (OPR). En el voltaje medio, la construcción excesiva de agujeros fotográficos causa el segundo tipo de mantenimiento, que se llama inducido por hello adicional (EHR). En el voltaje inferior, la recuperación del orificio de electrones posteriores (BER) ocurre cuando vuelven a trabajar con los electrones que regresan antes de contribuir a la reacción. Los estudios también han demostrado que los efectos del cambio de recuperación en términos de gravedad de la luz revelan que el rendimiento del material se basa profundamente en condiciones externas.
Uno de los descubrimientos más fascinantes de este estudio fue detectar una respuesta lenta desconocida, llamada “pico satelital”. Destacando al Dr. Chu, “El descubrimiento del pico satelital es muy importante porque ayuda a identificar las medidas para limitar la tasa de distribución del agua. Al tratar con esto, podemos aumentar significativamente el rendimiento del sistema PEC”.
Más allá de la preparación de hidrógeno, este desarrollo tiene aplicaciones más amplias de la reducción de dióxido de carbono y el tratamiento de aguas residuales hasta los niveles de autoimpresión y antibacterianos. El profesor Amano dijo: “Nuestro enfoque es ampliamente aplicable a varios sistemas fotocáticos. Al comprender y reducir las pérdidas de mantenimiento, podemos mejorar el contenido de una variedad de aplicaciones de energía limpia y ambiental”.
Mirando hacia el futuro, esta investigación puede ayudar a allanar el camino para un gran desarrollo en energía limpia en los próximos cinco a diez años. Al proporcionar una herramienta precisa para diagnosticar y reducir las pérdidas de energía, los científicos pueden desarrollar nuevos materiales que aumenten significativamente la eficiencia de producción de hidrógeno. Esto hará que el hidrógeno con energía solar sea una fuente de energía más viable y asequible, lo que ayudará a reducir la dependencia del combustible de espuma y acelerar la transferencia al mundo verde.
“Aunque más investigación es esencial para una evaluación exhaustiva de los efectos a largo plazo, este trabajo tiene una base sólida para el progreso potencial en la tecnología de semiconductores”.
