Vid University of Michigan College of Engineering, de senaste genombrotten kan leda till effektivare metoder för att utnyttja solens kraft.
Konventionella sätt att samla in solenergi, solceller till exempel, har varit notoriskt ineffektiva.
Nu undersöker ett team av kemiingenjörer vid U-M nya sätt att utnyttja den rikliga energi som produceras av jordens närmaste stjärna. De har upptäckt en metod för att använda metallnano-partiklar, som fungerar ungefär som nanometerstora ljusantenner, för att påskynda produktionen av förnybara solbränslen och andra kemikalier.
Laget, ledd av kemiteknikprofessor Suljo Linic, inkluderar doktoranderna David Ingram, Phillip Christopher och Hongliang Xin.
"Den diffusa naturen hos solljus gör det mycket svårt att designa processer som kan omvandla solljusets energi till energi av kemiska bindningar i höga hastigheter, " Sa Linic. "Vårt senaste arbete visar att genom att använda nanopartiklar med skräddarsydda optiska egenskaper, vi kan effektivt koncentrera ljus och omvandla dess energi till kemisk energi med högre hastighet."
Två viktiga resultat från teamets forskning har nyligen publicerats i ledande kemitidskrifter. Den första artikeln, publiceras i Journal of the American Chemical Society , har titeln "Water Splitting on Composite Plasmonic-Metal/Semiconductor Photoelectrodes:Evidence for Selective Plasmon-Induced Formation of Charge Carriers near the Semiconductor Surface." I den utforskar teamet användningen av silver nano-antenner för att förbättra förmågan hos en halvledarkatalysator att generera vätebränsle från vatten med hjälp av solenergi.
Den andra tidningen, "Synligt ljus förbättrade katalytiska oxidationsreaktioner på plasmoniska silvernanostrukturer, " och publicerad i Nature Chemistry, påpekar att alla viktiga industriella kemiska reaktioner för närvarande drivs av termisk energi, kräver massiva fossila bränslen. Linic och hans team har utvecklat teknik där en betydande del av energitillförseln för att driva kemiska reaktioner kan tillhandahållas i form av solenergi. Denna upptäckt banar väg mot en mer miljövänlig kemisk industri med hjälp av solens kraft.
Forskningen finansieras av The National Science Foundation (NSF) och Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award från Camille och Henry Dreyfus Foundation.
Universitetet strävar efter patentskydd för immateriella rättigheter, och söker kommersialiseringspartners för att hjälpa till att få ut tekniken på marknaden.
