Tvärsnittsillustration av en gasbubblautvecklingsmodell på den tunnfilms- och nanostrukturerade fotoelektroden. Medan H2 bildas vid diskretionära kärnbildningsfläckar på tunnfilmselektrodens yta (a), vilket resulterar i gasbubblans koalescens och bildandet av ett bubbelskumlager, den nanostrukturerade Rh-ytan gynnar bildandet av H2-gasbubblor vid de inducerade Rh-spetsarna, katalytiska heta fläckar (b). Här, koncentrationsgradienter längs ytan underlättar H2-överföring till bubblorna vid bildandet. Avståndet mellan de heta punkterna förhindrar sammansmältning av de bildade gasbubblorna. Kreditera: Naturkommunikation (2018). DOI:10.1038/s41467-018-04844-y
Ett internationellt team av forskare har hittat ett sätt att göra solenergigenerering mer effektiv i mikrogravitationsmiljöer. I deras papper publicerad i tidskriften Naturkommunikation , gruppen beskriver vad de lärde sig av experiment med en fotoelektrokemisk cell som faller i ett falltorn.
För att komma mycket långt i rymden, framtida astronauter kommer att behöva några medel för att skapa sin egen luft och bränsle - att bära tillräckligt med någon av dem för mycket långa resor skulle visa sig opraktiskt. För närvarande, astronauter ombord på ISS genererar syre genom en tvåstegsprocess. Det första steget innebär att generera el med hjälp av solceller. I det andra steget, elen används för att utföra en elektrolysteknik med vatten. Forskarna noterar att denna process fungerar, men det är ineffektivt. I denna nya ansträngning, deras mål var att förbättra effektiviteten hos den använda elektrolystekniken.
Forskarna förklarar att den nuvarande processen innebär att man använder en elektrod gjord av en halvledare som är ljusabsorberande:Vanligtvis, en indiumfosfid av p-typ. Elektroden beläggs sedan med ett tunt skikt av en rodiumkatalysator. Som har noterats tidigare, ineffektiviteten ligger i problemet med vätebubblor som fäster vid elektrodernas yta, snarare än att guppa upp från dem (på grund av flytkraft) som sker på jorden. För att få dem att bubbla upp i en mikrogravitationsmiljö, forskarna ändrade strukturen på elektroden. Istället för den normala plana ytan, laget tvingade in rodium i toppar och dalar, med avståndet mellan dem för långt för att vätebubblorna skulle sitta i. Det innebar att de var tvungna att sitta på topparna, vilket lämnade mindre kontakt mellan bubblorna och ytan.
För att testa deras idé, forskarna skapade kapslar som innehöll deras apparat och släppte dem 120 meter nerför Bremens dropptorn i Tyskland. De noterar att varje droppe inträffade under cirka 9,3 sekunder - tillräckligt med tid för deras enhet att producera vätgas.
Forskarna fann att deras förändring av elektrodens yta resulterade i produktion av vätgas i samma takt som enheter med normal gravitation. De erkänner att mer arbete måste göras, men föreslår att deras tillvägagångssätt ser lovande ut.
© 2018 Phys.org
