نفوذپذیری گرافن نسبت به پروتون، ابزاری برای توسعه انرژی تجدیدپذیر

محققان موسسه ملی گرافن در دانشگاه منچستر راهی برای استفاده از نور برای تسریع حمل و نقل پروتون از طریق گرافن کشف کردند که می‌تواند نحوه تولید هیدروژن را متحول کند.

کد خبر: ۱۱۱۴۰۵۴

سه‌شنبه - ۰۷ آذر ۱۴۰۲ / November 28, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان موسسه ملی گرافن در دانشگاه منچستر راهی برای استفاده از نور برای تسریع حمل و نقل پروتون از طریق گرافن کشف کردند که می‌تواند نحوه تولید هیدروژن را متحول کند.

حمل و نقل پروتون یک گام کلیدی در بسیاری از فن‌آوری‌های حوزه انرژی تجدیدپذیر، مانند سلول‌های سوخت هیدروژن و تقسیم آب با نور خورشید، است.

در مقاله‌ای که به تازگی منتشر شده، محققان نشان دادند که می‌توان از نور برای تسریع حمل و نقل پروتون از طریق گرافن استفاده کرد.

محققان دریافتند که وقتی به گرافن نور تابیده می‌شود، الکترون‌های موجود در گرافن برانگیخته می‌شوند. این الکترون‌های برانگیخته سپس با پروتون‌ها وارد برهمکنش شده و حمل و نقل آن‌ها را از طریق مواد تسریع می‌کنند.

این کشف می‌تواند تأثیر بسزایی در توسعه فن‌آوری‌های جدید در حوزه انرژی تجدیدپذیر داشته باشد. به‌عنوان مثال، این نتایج می‌تواند منجر به ایجاد سلول‌های سوختی کارآمدتر هیدروژن و دستگاه‌های تقسیم آب توسط نور خورشید شود.

دکتر ماروسلو لوزادا-هیدالگو، محقق اصلی این پروژه گفت: «درک ارتباط بین خصوصیات حمل و نقل الکترونیکی و یونی در رابط‌های الکترود-الکترولیت در مقیاس مولکولی می‌تواند راهبرد‌های جدیدی را برای تسریع در فرآیند‌های اصلی در بسیاری از فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر، از جمله تولید هیدروژن و استفاده از آن فراهم کند.»

گرافن، یک لایه واحد از اتم‌های کربن بوده که رسانایی بالایی دارد و به‌طور غیر منتظره نیز برای پروتون‌ها قابل نفوذ است. با این حال، خواص پروتون و ویژگی‌های الکترونیکی آن چندان با ساختار گرافن همخوانی ندارد. در این پروژه، این تیم هم حمل و نقل پروتون و هم خصوصیات الکترونیکی گرافن را تحت نور قرار داده و دریافتند که الکترون‌های برانگیخته شده با نور در گرافن حمل و نقل پروتون را تسریع می‌کند.

محققان این نتایج را به پدیده‌ای موسوم به مسدود کردن پاوولی نسبت می‌دهند. افزایش انرژی گرافن در اثر تابیدن نور موجب مسدود شدن آن در جذب انرژی شده و انرژی نور تابیده شده از این پس صرف حمل و نقل پروتون می‌شود.