Cвет и квантовые точки превращают растения в водород

Поделиться



Водород является экологически чистым источником энергии, ведь при использовании его в качестве автомобильного топлива в атмосферу выделяется только водяной пар. Однако, производится водород обычно из природного газа или из других загрязняющих веществ, и такой процесс производства может нанести ущерб окружающей среде. Поэтому ученые постоянно ищут экологически чистый и эффективный способ получения водорода, и вот недавно исследователи из Кембриджского университета предложили свой метод производства этого газа.





Кембриджские ученые, как и многие другие исследователи до них, решили использовать биомассу в качестве источника водорода, в частности, они сосредоточились на лигноцеллюлозе, которая содержится в растениях.

«Лигноцеллюлоза является эквивалентом природного железобетона, она состоит из необычайно прочных целлюлозных волокон, которые соединены между собой лигнином и гемицеллюлозой, которые действуют как клей. Такая жесткая структура дает растениям механическую устойчивость», — рассказал Мориц Кюнель, один из авторов исследования.





Все предыдущие способы получения водорода из лигноцеллюлозы предполагали использование высоких температур, но в новом методе используется только свет, что позволяет значительно снизить энергоемкость процесса. Ученые добавили раствор щелочи, содержащий наночастицы (квантовые точки) сульфида кадмия, которые являются полупроводниками, к биомассе, которую затем подвергли воздействию света, благодаря чему из биомассы начал вырабатываться водород. В качестве биомассы исследователи использовали бумагу, листья и кусочки дерева.

«Наша технология обеспечивает производство чистого водорода из необработанной биомассы в естественных условиях. Мы рассматриваем его как новую и жизнеспособную альтернативу высокотемпературных методов производства водорода. В настоящее время мы изучаем возможности коммерциализации нашей технологии», — сказал Эрвин Рейснер, глава лаборатории Кембриджского университета, где проводились исследования.опубликовано  

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

 

Источник: newatlas.com/clean-hydrogen/48406/

Графеновые квантовые точки могут преобразовывать СО2 в жидкое топливо

Поделиться



Чудо-материал графен может преобразовывать углекислый газ в жидкое топливо, это выяснила команда из Университета Райса, которая использовала азото-графеновые квантовые точки (NGQDs) в качестве катализатора в электрохимической реакции для создания этилена и этанола.





Кардинально уменьшить количество поступаемого в атмосферу углекислого газа ученым не удалось и тот процент, что умудряется не попасть в фильтры очистительных приборов ученые хотят перерабатывать. Именно для этой цели исследователи обнаружили эффективный графеновый электрокатализатор.





Он изготавливается из листов графена толщиной в один атом, делится на точки, каждая из которых в ширину всего несколько нанометров. Полностью состоящие из углерода крупицы не способны преобразовывать СО2 самостоятельно, потому команда добавила к ним смесь азота, которая запускает химическую реакцию.

«Углерод обычно не является катализатором», — говорит Пуликель Аджаян, руководитель исследования: «Один из наших вопросов: почему этот допинг является настолько эффективным. Когда азот вводится в гексагональную графитовую решетку, есть несколько позиций, которые она может принимать. Каждая из этих позиций, в зависимости от того, где азот находится, должна быть разной каталитической активности. Так что это остается загадкой, хотя люди уже написали немало статей за последние пять-десять лет».





Несмотря на то, что система не изучена — она работает, а результаты ее работы многообещающие, потому ученые стремятся понять всю технологию преобразования и уровни воздействия, дабы масштабировать эту систему. На данный момент в лабораторных условиях она способна переработать 90 процентов углекислого газа.опубликовано  

 

Источник: ecotechnology

Ученые превратили окна в солнечные батареи

Поделиться



Группа инженеров из Национальной лаборатории Лос-Аламоса разработала методику создания окон с функциями солнечных батарей. С помощью солнечных концентраторов на основе квантовых точек можно производить оконные панели большого размера, способные обеспечить электроэнергией целое здание. Для создания солнечных окон ученые использовали «метод скальпеля», который напоминает технологии, применяемые в полиграфии, чтобы удалить излишек чернил и сделать поверхность однородной. Ученые нанесли на тонкий срез стекла смесь из поливинилпирролидона и крошечных полупроводников — коллоидных квантовых точек.


Полученные люминесцентные солнечные концентраторы (ЛСК) позволяют управлять процессом «впитывания» света и выполняют роль светособирающей антенны для концентрации солнечной энергии с большой поверхности на миниатюрные солнечные элементы. Свойства квантовых точек при этом можно настраивать таким образом, чтобы они впитывали свет лишь с определенной длиной волны и отсеивали неподходящие варианты. Кроме того, коллоидные квантовые точки устойчивы к свету и могут прослужить долгое время. 





В исследовании, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, ученые отметили, что тонкий слой квантовых точек на поверхности стекла может сохранять свойства в течение 14 лет с КПД преобразования 1,9%. Чтобы разработка получила практическое применение, нужно добиться КПД как минимум в 6%.

Обычно для таких исследований используются небольшие стеклянные квадраты, но инженеры Лос-Аламоса смогли придать свойства солнечных батарей широким стеклянным панелям. Покрытие такого типа позволит превращать фасады зданий в мощные генераторы энергии.

Применение ЛСК также поможет сократить затраты на солнечную энергию. В отличие от обычных солнечных модулей, инновационным окнам не нужны дорогостоящие фотоэлектрические материалы.

По мнению Сергио Бровелли из Университета Милано-Бикокка, одного из координаторов исследования, технология может стать основой для создания городов с нулевым потреблением энергии. Ученый подсчитал, что если установить 12 000 оконных панелей на поверхности Всемирного торгового центра 1, то энергии хватит на обеспечение 350 квартир.

Недавно схожее решение представил стартап SolarWindow Technologies. Компания разработала специальное покрытие для стекол на основе углеродного материала, водорода, азота и кислорода. Если покрыть все стеклянные поверхности современного небоскреба составом от SolarWindow, то 30-50% необходимой зданию энергии можно будет получать от солнца. При этом солнечные окна будут вырабатывать в 50 раз больше энергии, чем сопоставимые фотоэлектрические элементы на крыше.

Ранее ученые из ИТМО представили оптические люминесцентные стекла, которые преобразовывают разрушительную для солнечного модуля энергию ультрафиолетового излучения и используют ее для дополнительной подзарядки. Если покрыть таким стеклом солнечную панель, то ее КПД может повыситься в два раза за счет преобразования ультрафиолета в электроэнергию. опубликовано  

 

Источник: hightech.fm/2016/10/15/solar-windows

Солнечные батареи из перовскита: квантовые точки и исключительная эффективность

Поделиться



Кандидат в президенты США Хиллари Клинтон, вероятно говорила не про новое поколение  солнечных батареи из перовскита , когда озвучила план про обустройство и запуск полумиллиарда солнечных батарей  в США вовремя первого срока на посту президента. Однако, технологии с использованием перовскита развиваются быстро, и, похоже, что сравнительно низкая стоимость, легкий  процес синтеза сэтого материала может способствовать тому что многие  из этих новых панелей будут созданы на его основе.





 «График эффективности растет быстрее, чем почти все, что исследователи уже видели раньше» — говорят про перовскит в  Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии(National Renewable Energy Laboratory).
Исследовательская группа  NREL,  впервые  использовала квантовые точки чтобы произвести  солнечные батареи из перовскита.

Квантовые точки представляют собой крошечные частицы материи — настолько маленькие, что можно подсчитать количество атомов, составляющих их.

Одно из их определений:

Квантовыми точками являются наноразмерные частицы полупроводниковых материалов. Они заработали прозвище «искусственные атомы», потому что их электронные свойства могут быть точно заданы, по этому их поведение демонстрирует уникальное свойтва — сбор солнечной энергии или наооборот испускания света ...
Люминесцентные свойства квантовых точек начинают привлекать к себе внимание в медицинской сфере и в электронной промышленности. Эта фотография исследовательской группы иллюстрирует  свойства квантовых точек в растворе:





В солнечных батареях, квантовые точки необходимы для повышения эффективности (это еще один пример).

Одно из преимуществ квантовых точек является то, что они могут быть изготовлены в большом объеме. Их получают в результате химических реакций, и не используются апараты или другие устройства. Это означает, что есть большой потенциал для низкой стоимости, высоких объемов производства.

Команда NREL сделал квантовые точки из йодида цезия и свинца (CsPbI3), химию процесса можно описать:

Нанокристаллы CsPbI3 были синтезированы путем добавления Cs-олеат раствора в колбу, содержащую  PbI2. Исследователи NREL очищают нанокристаллы с использованием метилацетата в качестве анти-растворителя, который удаляют избыток непрореагировавших веществ.
Процесс очистки добавили функцию бонус за счет повышения стабильности квантовых точек:

Также были найдены нанокристаллы которые являются стабильными не только при высоких температурах, но и при комнатной температуре и при температуре в сотни градусов ниже нуля.

Это является  существенным достижением. В объемном виде CsPbI3 не достаточно стабилен для использования в солнечной батарее при комнатной температуре. Но с использованием квантовых точек из CsPbI3, следующим шагом  является  процесс формирования их в тонкую пленку с толщиной 100-400 нм.

В результате был создан солнечный элемент с КПД преобразования 10,77% .

 Эффективность преобразования солнечной энергии в 10% не впечатляет. Тем не менее, возвращаясь к полумиллиарду солнечных батарей, идея заключается в том, чтобы соорудить огромное количество солнечных батарей в течение относительно короткого промежутка времени, и в этом случае КПД солнечных панелей не обязательно должно быть очень высоким.

Солнечные панели могут быть слишком дорогими, или производственный процесс будет слишком сложным и медленным, или могут возникнуть вопросы с логистикой.

Идея же  NREL,  в том чтобы получить относительно много, дешового материала, который может быть использован в процессе производства солнечных батарей в больших объемах.

Однако у исследователей остается проблема токсичности свинца. Ее можно решить с помощью контроля за этим материалом во всем жизненном цикле или использывать этот материал на ограниченной и закрытой территории.

Однако в настоящее время, исследователи работают на  бессвинцовой технологией производства солнечных батарей из перовскита, так что следите за этим. опубликовано  

 

Источник: cleantechnica.com/2016/10/11/a-first-for-perovskite-solar-cells-quantum-dots-exceptional-efficiency/

Квантовые точки могут превратить окна в солнечные батареи

Поделиться







Окна, одновременно являющиеся солнечными батареями, могут стать реальностью в ближайшем будущем. Это стало возможным благодаря исследователям из Университета Милан-Бикокка и Центра перспективной солнечной фотофизики в Лос-Аламосе, совершившим научный прорыв. Ученые смогли синтезировать новое поколение так называемых квантовых точек, которые были внедрены в прозрачный полимер, чтобы захватывать энергию солнца. Окна солнечные батареи — уже совсем скоро!
Квантовыми точками называются нанокристаллы из полупроводниковых материалов. Благодаря высоким механическим свойствам и невысокой цене они уже нашли применение в системах солнечных панелей, а также лазерах, светодиодах и транзисторах.
Ведущий научный сотрудник Лос-Аламосской национальной лаборатории Виктор Климов утверждает, что в данном случае ключевым достижением является демонстрация большой площади солнечных люминесцентных концентраторов (LSC), использующих новое поколение специальным образом сконструированных квантовых точек. При этом LSC работает как своеобразная светособирающая линза, концентрирующая солнечное излучение, которое собирается с большой площади, в результате чего увеличивается выходная мощность. Через LSC солнечный свет переизлучается к маленькой солнечной батарее, находящейся на краю прозрачной панели, благодаря чему повышается ее эффективность.
Солнечные люминесцентные концентраторы смогут получить широкое применение в солнечных элементах будущего. Сотрудник Университета Милан-Бикокка Серхио Бровелли прогнозирует, что LSC смогут быть интегрированы в новые занятные концепты. К примеру благодаря фотоэлектрическим окнам фасад дома может стать большим генератором энергии.

Источник: alternativenergy.ru

На 3D-принтере напечатали контактные линзы со встроенным OLED-дисплеем

Поделиться



This is Science: Эластичный дисплей на квантовых точках

Поделиться