Forskare vid Hebei University i Kina och Hakkaido University i Japan har nyligen använt en selektiv ljusabsorberare för att konstruera ett fototermiskt system som kan generera temperaturer upp till 288 ° C under svag solbestrålning (1 kW m ^-2 ). Detta system, presenteras i Naturkommunikation , uppnådde en temperatur tre gånger högre än den som genereras av traditionella fototermala katalyssystem.

"Vårt ursprungliga mål var att uppnå utomhus solljusdriven fototermisk katalys, men termisk energikvalitet för solvärmeomvandling är för låg, d.v.s. temperaturen är för låg för att appliceras, "Yaguang Li, en av forskarna som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Därför, vi sätter forskningsriktningen för att förbättra temperaturen på fototermiska material vid bestrålning av omgivande solljus. "

För närvarande, solens absorptionskapacitet för fototermiska material närmar sig sin gräns. Dessutom, omgivande solljus-driven CO ₂ metanering är omöjlig att inse, eftersom temperaturer som uppnås med befintliga fototermiska system normalt är lägre än 80 ° C vid bestrålning, med mycket solenergi som sprids. För att lösa detta problem, Li och hans kollegor försökte minska värmeavledningen av fototermiska material för att uppnå en högre koncentration av värmeenergi inuti dem och därmed öka deras temperaturer.

När de diskuterade sin idé med andra forskare inom området, de insåg att termisk strålning är en avgörande faktor för värmeavledning i fototermiska material. Dock, eftersom den termiska strålningen för alla fototermiska material liknar svartkroppsstrålning, deras termiska strålning kan inte reduceras.

"Vi märkte begreppet selektiv ljusabsorption, vilket är ett klassiskt koncept, föreslogs först av Cabot på 1940 -talet, "Li sa." 1955, Shaffer et al., publicerade grundteorin och utformningen av selektiva ljusabsorberingsbeläggningar. Sedan, den här selektiva ljusabsorbenten började massproduceras, tillämpas på solvärmare och andra fält. Dock, ingen har introducerat detta koncept i fototermisk katalys, så vi bestämde oss för att göra detta. Vi fann att detta gav en magisk effekt - fototermisk katalys realiserades bara genom strålning utomhus från solljuset. "

I deras experiment, forskarna använde en enkel industriell selektiv ljusabsorberare för att konstruera en fototermisk katalytisk reaktor. Detta enkla instrument möjliggör applicering av fototermisk katalys från stark ljusstrålning till svag ljusbestrålning. Med andra ord, detta instrument utökar betydligt utbudet av möjliga tillämpningar för fototermisk katalys.

Li och hans kollegor använde ljusabsorbenten för att skapa ett fototermiskt system som kan generera anmärkningsvärt höga temperaturer. De syntetiserade också ultratunna amorfa Y ₂ O ₃ nanoskikt med begränsade enkla nickelatomer (SA Ni/Y ₂ O ₃ ) och fann att de uppvisade betydande CO ₂ metanationsaktivitet. Med hjälp av den selektiva ljusabsorbenten, de kunde uppnå en CO ₂ konverteringseffektivitet på 80% och en CH ₄ produktionshastighet på 7,5 L ^-2 h ^-1 under bestrålning av omgivande solljus.

"I det här arbetet, vi använde faktiskt bara klassiska teorier och mogna faktoriserade produkter, "Li förklarade." Jag tror att den största betydelsen av denna studie för aktuell vetenskap är att den uppmuntrar forskare att vidga sina horisonter och förbättra kommunikationen med branschen. Jag tror att det kan leda till enorma framsteg inom vetenskapliga tillämpningar. "

I framtiden, det system som föreslås av Li och hans kollegor kan ha intressanta tillämpningar, till exempel fungerar som en plattform för att direkt utnyttja spridd solenergi och effektivt omvandla CO ₂ till värdefulla kemikalier. Forskarna planerar nu att ytterligare förbättra den fototermiska reaktorn som används i sin studie, utveckla nya katalysatorer som kan vara mer lämpliga för fototermisk katalys och främja industrialiseringen av deras föreslagna system.

© 2019 Science X Network