Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

الأساليب التجريبية لإنتاج الهيدروجين الفعال بالطاقة الشمسية في بيئة الجاذبية الصغريه

Published: December 3, 2019 doi: 10.3791/59122
Automatic Translation
1,2, 3, 1,4, 2, 5,6, 7, 3,8
1Division of Chemistry and Chemical Engineering, California Institute of Technology, 2European Space Agency/ ESTEC, 3Department of Physics, Freie Universitat Berlin, 4Applied Physics and Sensors, Brandenburg University of Technology Cottbus, 5Resnick Sustainability Institute, California Institute of Technology, 6NG Next, Northrop Grumman Corporation, 7Division of Engineering and Applied Science and Joint Center for Artificial Photosynthesis, California Institute of Technology, 8International Academy of Optoelectronics at Zhaoqing, South China Normal University

Summary

وقد تحقق في الاونه الاخيره إنتاج الطاقة الشمسية والهيدروجينية بكفاءة في النظم الميكانيكية لأشباه الموصلات-الكهربائية في نصف الخلية الكهروكيميائية في بيئة الجاذبية الصغريه في برج إسقاط بريمن. هنا ، نقوم بالإبلاغ عن الإجراءات التجريبية لتصنيع جهاز أشباه الموصلات الكهربي ، تفاصيل الاعداد التجريبي في كبسوله الإسقاط والتسلسل التجريبي اثناء السقوط الحر.

Abstract

وتتطلب الرحلات الفضائية الطويلة الأجل ومنصات البحوث الخاصة برابطه الدول المستقلة جهازا مستداما وخفيفا لدعم الحياة يمكن استخدامه بشكل موثوق خارج الغلاف الجوي للأرض. ما يسمي أجهزه "الوقود الشمسي" ، التي وضعت حاليا للتطبيقات الارضيه في السعي لتحقيق اقتصاد الطاقة المستدامة علي الأرض ، وتوفير نظم بديله واعده لوحدات تنشيط الهواء القائمة المستخدمة في الفضاء الدولي محطه (ISS) من خلال الضوئية الكهروكيميائية تقسيم المياه وإنتاج الهيدروجين. عقبه واحده للمياه (الصورة-) التحليل الكهربائي في بيئات الجاذبية المنخفضة هو غياب الطفو وما يترتب علي ذلك ، أعاق إطلاق فقاعه الغاز من سطح القطب. وهذا يؤدي إلى تشكيل طبقات فقاعه زبد الغاز في القرب من سطح القطب ، مما يؤدي إلى زيادة في المقاومة اوميه وفقدان كفاءه الخلية بسبب انخفاض النقل الجماعي للركائز والمنتجات من والي القطب. وفي الاونه الاخيره ، أثبتنا إنتاج الهيدروجين الفعال بالطاقة الشمسية في بيئة الجاذبية الصغريه ، وذلك باستخدام نظام متكامل لأشباه الموصلات الكهربائية مع فوسفيد من النوع p باعتباره ممتصا للضوء ومحفزا كهربيا من الروديوم. عن طريق النانو الكهربائية باستخدام التصوير الحجري الظل نانو الغلاف التالي خلق "البقع الساخنة" الحفاز علي سطح القطب الضوئي ، ونحن يمكن التغلب علي الغاز فقاعه التحام والقيود نقل الجماعي وأظهرت كفاءه الهيدروجين الإنتاج في كثافة الحالية عاليه في انخفاض الجاذبية. هنا ، يتم وصف التفاصيل التجريبية للتحضير لهذه الاجهزه النانويه وابعد من ذلك ، والاجراء لاختبارها في بيئة الجاذبية الصغرى ، التي تحققت في برج إسقاط بريمن خلال 9.3 s من السقوط الحر.

Introduction

يتم تشكيل الغلاف الجوي لدينا علي الأرض من خلال التمثيل الضوئي الأوكسجين ، وهي عمليه منذ 2,300,000,000 عاما تحويل الطاقة الشمسية إلى الهيدروكربونات الغنية بالطاقة ، والإفراج عن الأكسجين كمنتج ثانوي واستخدام المياه و CO2 كركائز. حاليا ، يتم تحقيق أنظمه الضوئية الاصطناعية بعد مفهوم الحيوية Z-مخطط الحفز ونقل الشحنة في التمثيل الضوئي الطبيعي في أنظمه أشباه الموصلات-الكتروحفاز ، والتي تبين حتى الآن كفاءه تحويل الطاقة الشمسية إلى الهيدروجين من 19 ٪1،2،3. وفي هذه النظم ، تستخدم مواد أشباه الموصلات كممتصات خفيفه مغلفه بطبقه رقيقه وشفافة من العوامل الحفازه الكهربائية4. ويتعزز البحث المكثف في هذا المجال من خلال السعي العالمي لنظم الطاقة المتجددة مع الهيدروجين والهيدروكربونات طويلة السلسلة مما يجعل المرشحين ممتازة لإمدادات الوقود البديلة. وتواجه أيضا عقبات مماثله في البعثات الفضائية الطويلة الأجل ، حيث لا يمكن أعاده تموين الموارد من الأرض. وهناك حاجه إلى معدات يعول عليها لدعم الحياة ، باستخدام وحده فعاله لتنشيط الهواء توفر حوالي 310 كيلوغرام من الأكسجين لكل فرد من افراد الطاقم سنويا ، وليس لحساب الانشطه النشاط خارجه5.

مسبوق, حققنا كفاءه إنتاج الطاقة الشمسية والهيدروجين في بيئة الجاذبية الصغرى, المقدمة من 9.3 s خلال السقوط الحر في برج إسقاط بريمن (ZARM, ألمانيا)6. باستخدام p-نوع اندييوم فوسفيد كامتصاص الضوء موصل7,8 المغلفة مع الكهربائية الروديوم بالنانو الهيكلية, تغلبنا علي الركيزة والمنتج القيود نقل الشامل من والي السطح الضوئي, وهو عقبه في بيئات الجاذبية المنخفضة نظرا لغياب الطفو9,10. وقد سمح تطبيق التصوير الحجري للغلاف الأرضي بالظلال11و12 مباشره علي سطح القطب الضوئي بتشكيل "البقع الساخنة" المحفزة للالروديوم ، والتي حالت دون التحام فقاعه غاز الهيدروجين وتشكيل طبقه الزبد بالقرب من سطح القطب.

هنا ، ونحن نقدم تفاصيل التجريبية من الاعداد الضوئية ف-InP بما في ذلك النقش علي السطح وتكييف ، تليها تطبيق الطباعة الحجرية الظل النانو علي سطح القطب الكهربائي والضوئية من الروديوم جسيمات نانويه من خلال مجالات البوليسترين. وعلاوة علي ذلك ، يتم وصف الاعداد التجريبي في كبسوله قطره في برج إسقاط بريمن ويتم توفير تفاصيل تسلسل التجريبية خلال 9.3 s من السقوط الحر. يتم تحديد القسط العينة والمناولة قبل وبعد كل قطره ، فضلا عن اعداد كبسوله قطره ومعداتها لتشغيل مصادر الاضاءه ، والتحفيز ، والضوابط مصراع وكاميرات الفيديو علي الأمر.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1-اعداد الأقطاب الضوئية من الرتبة ف-InP

  1. استخدام واحد الكريستال p-InP (التوجه (111 A) ، الزنك تركيز المنشطات من 5 × 1017 سم-3) كما الضوئية. لاعداد الاتصال الخلفي ، تتبخر 4 نانومتر الاتحاد الافريقي ، 80 nm الزنك و 150 nm الاتحاد الافريقي علي المؤخر من رقاقه وتسخينه إلى 400 درجه مئوية ل 60 s.
  2. تطبيق لصق Ag لإرفاق الاتصال اوميه إلى سلك Cu رقيقه المطلي. خيط السلك إلى أنبوب زجاجي ، تغلف العينة وختمها علي الأنبوب الزجاجي باستخدام الأسود ، الايبوكسي المقاوم للكيماويات.
  3. من أجل أزاله أكاسيد الاصليه ، وحفر 0.5 سم2 المصقول الوجه الانديوم من p-inp ل 30 ثانيه في 10 مل من محلول البروم/الميثانول (0.05 ٪ ث/الخامس) ، شطف السطح مع الايثانول والماء نقاء ل 10 ليالي لكل وتجفيف العينة تحت تدفق النيتروجين. اعداد الحلول من المياه فائقه النقاء والمواد الكيميائية الصف التحليلية مع مستوي الشوائب العضوية أدناه 50 ppb.
    تحذير: البروم يسبب سميه حاده عند الاستنشاق وتاكل الجلد والسمية المائية الحاده. ارتداء المعدات الواقية مثل نظارات السلامة والقفازات ومعطف المختبر. العمل تحت غطاء الدخان. الميثانول هو قابل للاشتعال ، ويسبب سميه حاده (عن طريق الفم والجلد والاستنشاق) ومن المعروف ان يسبب سميه الأعضاء المستهدفة محدده. ارتداء المعدات الواقية مثل نظارات السلامة والقفازات ومعطف المختبر. العمل تحت غطاء الدخان.
  4. في وقت لاحق ، حاله القطب ف-InP الضوئية كيميائيا في ترتيب الجهد ثلاثي الأقطاب القياسية. استخدام خليه زجاجيه بوروسيليكات مع نافذه الكوارتز كخليه الكهروكيميائية من أجل إلقاء الضوء علي العينة مع مصباح الهالوجين التنغستن الخفيفة البيضاء (100 ميغاواط/سم2) اثناء الاجراء.
  5. ضبط كثافة الضوء مع معايره السيليكون مرجع الضوئية.
  6. اعداد محلول 0.5 M HCl وتطهيره في الخلية الضوئية مع النيتروجين من نقاء 5.0 لمده 15 دقيقه.
  7. استخدام التحفيز الدراجات بين-0.44 V und + 0.31 V في معدل المسح الضوئي من 50 mV s-1 لدورات 50 لحاله ضوئيا العينة تحت الاضاءه المستمرة.
    تحذير: حمض الهيدروكلوريك يسبب تلف العين الخطيرة ، وتاكل الجلد وانها تاكل المعادن. وعلاوة علي ذلك ، فانها تمتلك سميه الأعضاء المستهدفة المحددة بعد تعرض واحد. ارتداء المعدات الواقية مثل نظارات السلامة والقفازات ومعطف المختبر. العمل تحت غطاء الدخان.

2. تصنيع النانو الروديوم

  1. استخدم الطباعة الحجرية لطبقه النانو الخلفية (snl)11،12 لتشكيل النانو الروديوم علي القطب الضوئي p-inp. من أجل إنشاء أقنعه البوليسترين علي القطب ف-inp ، والحصول علي الخرز أحاديه التشتت من البوليسترين (PS) الحجم 784 نانومتر بتركيز 5 ٪ (ث/ف) وحلها في المياه نقاء.
  2. للحصول علي الحجم النهائي من 600 μL ، مزيج 300 μL من تشتت حبه البوليسترين مع 300 μL من الايثانول الذي يحتوي علي 1 ٪ (w/v) الستيرين و 0.1 ٪ حمض الكبريتيك (v/v).
  3. تطبيق الحل علي سطح الماء باستخدام ماصه باستور مع طرف منحني. من أجل زيادة مساحة البني الاحاديه ، قم بتحويل طبق بيتري برفق. بعناية توزيع الحل لتغطيه 50 ٪ من واجهه الهواء والماء مع أحادي الطبقة hcp. ترك مكان للاسترخاء الإجهاد وتجنب تشكيل الشقوق في شعريه خلال خطوات الاعداد المقبل.
  4. حماية الأسلاك Cu من الكهربائية الضوئية المكيفة بالصور الكهربائية مع parafilm. وضعها بدقه تحت العائمة مغلقه مغلفه PS قناع المجال عن طريق تسجيل بعناية لهم إلى شريحة المجهر ، ومنع العينات من الدورية. قم بازاله الماء المتبقي برفق بواسطة ماصه التبخر ، مما تسبب في ترسب القناع لاحقا علي سطح القطب.
  5. خذ القطب من طبق بيتري وجفف السطح برفق مع N2. خزن القطب الكهربي تحت النيتروجين حتى الترسب الضوئي الروديوم (علي سبيل المثال ، في المجفف).
    ملاحظه: يمكن إيقاف البروتوكول مؤقتا هنا لمده تصل إلى أسبوع واحد.

3. الترسيب الضوئي للجسيمات النانويه الروديوم

  1. 100 0.01 0.5 0.5 المواصفات الكهروكيميائية مثل الخلية الكهروكيميائية والمرجع والقطب المضاد هي نفسها بالنسبة لاجراء التكييف الضوئي.
  2. شطف القطب الضوئي مع الماء الفائق وتجفيفه تحت تدفق لطيف من N2.
  3. من أجل أزاله المجالات PS من سطح القطب ، ووضع الأقطاب الكهربائية لمده 20 دقيقه تحت التحريك لطيف في الكاس مع 10 مل من تولوين (يجب ان تكون مغطاه القطب مع تولوين). في وقت لاحق ، شطف القطب مع الأسيتون و الايثانول ل 20 ثانيه لكل منهما.
  4. أزاله الكربون المتبقية من السطح بواسطة O2-البلازما التنظيف لمده 6 دقائق في عمليه الضغط من 0.16 mbar ، 65 W وتدفقات الغاز من O2 و Ar من 2 sccm و 1 sccm ، علي التوالي.
  5. اعداد عينات تصل إلى أسبوع واحد قبل الاختبارات في برج قطره وتخزينها حتى التجارب تحت N2 الغلاف الجوي في الظلام (علي سبيل المثال ، في كيس القفازات أو المجفف).
    ملاحظه: يمكن إيقاف البروتوكول مؤقتا هنا لحوالي 1-2 أسابيع.

4-التجارب الكهروكيميائية الضوئية في الجاذبية الصغريه

  1. النسبة للتجارب في بيئة الجاذبية الصغريه ، اتصل بأحد المرافق الرئيسية لبرج الهبوط ، (مثل مركز تكنولوجيا الفضاء التطبيقية والجاذبية الصغريه ، بريمن ألمانيا).
    ملاحظه: باستخدام نظام المنجنيق ، 9.3 s من بيئة الجاذبية الصغرى يمكن ان تتولد في ZARM مع اقترب الحد الأدنى g-مستوي من حوالي 10-6 م · s-2 13. يستخدم نظام أسطوانات المكبس الهوائي المتحكم فيه هيدروليكيا لإطلاق كبسوله الإسقاط (الشكل 1ا) صعودا من أسفل البرج. يتم إبطاء الكبسولة مره أخرى في الحاوية التي يتم وضعها علي نظام الاسطوانه خلال فتره السقوط الحر.
  2. استخدام خليه الضوئية اثنين من الحجرات (ملء حجم كل خليه: 250 mL) للتجارب الكهروكيميائية من أجل اجراء تجربتين في بيئة الجاذبية الصغريه بالتوازي. وينبغي ان تتالف الجبهة من كل خليه من نافذه زجاجيه الكوارتز البصرية (قطر: 16 مم) للقاء الاضاءه علي القطب العامل (انظر الشكل 1ب).
  3. استخدم ترتيبا ثلاثي الأقطاب في كل خليه للقياسات الكهروكيميائية مع القطب الكهربي المضاد لل Pt والقطب المرجعي Ag/AgCl (3 M KCl) في HClO4 (1 m). أضافه 1 ٪ (v/v) الايزوبروبانول إلى المنحل بالكهرباء من أجل الحد من التوتر السطحي وتعزيز الإفراج عن فقاعه الغاز. استخدم مصدر الضوء الأبيض W-I لأضاءه كل حجره خليه من خلال النوافذ البصرية.
    تحذير: حمض البيروكلوريك المركز هو مؤكسد قوي. الأملاح العضوية والمعدنية وغير العضوية المكونة من الاكسده حساسة للصدمات وتشكل خطرا كبيرا علي الحريق والانفجار. ارتداء نظارات السلامة ، والقفازات ومعطف مختبر واقيه. العمل تحت غطاء الدخان وتقليل وقت التخزين اعلي مقاعد البدلاء.
  4. لتحقيقات فقاعه الغاز ، ونعلق اثنين من الكاميرات إلى كل خليه عن طريق المرايا البصرية والبقع (علي سبيل المثال ، كاميرا ملونه في الجبهة وكاميرا أحاديه اللون في الجانب ، انظر الشكل 1) لتسجيل تطور فقاعه الغاز خلال السقوط الحر للتجربة. لكل قطره ، خزن البيانات المسجلة علي جهاز كمبيوتر مدمج في الكبسولة المنسدلة. سجل صورا واحده بمعدل اطار (مثلا ، 25 اطارا في الثانية (كاميرا ملونه) و 60 اطارا في الثانية (كاميرا أحاديه اللون)).
  5. وقد تم تجهيز كبسوله قطره مع عده لوحات (الشكل 1). قم بتركيب التركيبة الكهروكيميائية الضوئية والكاميرات علي لوحه ضوئيه وأرفقها بأحدي اللوحات الوسطي في الكبسولة. استخدام لوحات المتبقية للدفعة من المعدات الاضافيه مثل التحفيز ، ومصادر الضوء ، والضوابط مصراع والكمبيوتر المجلس. إرفاق إمدادات البطارية في اللوحة السفلي من الكبسولة لتشغيل الاعداد اثناء السقوط الحر (الشكل 1).
  6. كتابه تسلسل تلقائي لإسقاط الخطوات التجريبية التي ينبغي التحكم فيها وتنفيذها في بيئة الجاذبية الصغريه. يجب ان يبدا البرنامج قبل كل قطره. عند الوصول إلى بيئة الجاذبية الصغرى ، ينبغي ان يبدا التسلسل تلقائيا الكاميرات ، ومصادر الاضاءه والتجربة الكهروكيميائية لمده 9.3 s في حين غمر في وقت واحد القطب العامل في المنحل بالكهرباء باستخدام نظام هوائي (انظر الشكل 1، الجدول 1).
  7. التحقيق في إنتاج الهيدروجين بمساعده الضوء علي العينات في القياسات الكهروكيميائية الضوئية (علي سبيل المثال ، المعايرة الدورية وقياس الكثافة الزمنيه).
    1. السيطرة علي المعلمات الكهروكيميائية من قبل اثنين من التحفيز في الكبسولة. للحصول علي أفضل القرارات في القياسات J-V ، استخدم معدلات المسح الضوئي (dE/dt) من 218 mV/s إلى 235 mV/s من أجل تشغيل 3 دورات المسح الضوئي في التجارب الدراجات النارية ، وذلك باستخدام نطاقات الجهد من + 0.25 V-0.3 V vs Ag/agcl (3 M kcl). توظيف الإمكانات الاوليه ، Ei = + 0.2 V Vs ag/Agcl (3 M kcl) والقدرة النهائية ، Ef = + 0.2 V Vs Ag/agcl (3 M kcl). للمقارنة بين قياسات J-V المسجلة ، خذ دوره الفحص الثانية لكل تجربه للتحليل.
    2. في القياسات الزمنيه ، استخدم مقياس الوقت لبيئة الجاذبية الصغريه المتولدة ، 9.3 s ، لتسجيل الضوئية التي تنتجها العينة. تطبيق نطاقات المحتملة من-0.3 V إلى-0.6 V vs Ag/agcl (3 M kcl) لمقارنه إنتاج الضوئية.
  8. في نهاية كل قطره ، عندما يتم إبطاء كبسوله قطره مره أخرى إلى الصفر السرعة ، واستخدام تسلسل قطره للسماح لأزاله العينة من المنحل بالكهرباء والكاميرات ، والتحفيز ومصادر الاضاءه تكون مغلقه.
  9. بعد استرجاع الكبسولة من حاويه التباطؤ ، قم بازاله درع حماية الكبسولة. أزاله العينات من المثبتة بالهواء المضغوط ، شطف لهم مع الماء نقاء وتجفيفها تحت تدفق النيتروجين لطيف. خزنها تحت الغلاف الجوي N2 حتى يتم اجراء التحقيقات البصرية والطيفية.
  10. تبادل المنحل بالكهرباء في الخليتين ، وضمان وظيفة جميع الصكوك قبل تجهيز الخلايا مع عينات جديده واعداد الكبسولة لتجربه قطره أخرى.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

النقش علي سطح p-inp في Br2/الميثانول لمده 30 ثانيه مع تكييف الضوئية علي التوالي من العينة عن طريق الاستقطاب الدراجات في HCl هو راسخ في الأدب وناقش (علي سبيل المثال ، من قبل شولتي & lewerenz (2001)14،15). اجراء النقش يزيل أكسيد الأصلي المتبقية علي السطح (الشكل 2) والكهروكيميائية الدراجات في HCl يسبب علاوة علي ذلك زيادة كبيره في عامل التعبئة لأداء الخلية ، يرافقه تحول الفرقة المسطحة من p-inp من + 0.56 v إلى + 0.69 v15. وعلاوة علي ذلك ، فان تشكيل الطبقة الخاملة اثناء الاستقطاب الدوري في HCl يحمي سطح InP من تاكل انوديك. بعد اجراء التكييف ، ويستخدم التجمع الذاتي من 784 nm البوليسترين اللاتكس nanospheres علي سطح p-InP لتشكيل أحاديه الجزيئات الغرويه التي كذلك علي بمثابه قناع الطباعة الحجرية اثناء عمليه ترسب Rh (الشكل 3ا ، ب). يظهر الشكل 3ب صوره فؤاد لل فوتوالكترود بعد أزاله المجالات PS. تطبيق SNL النتائج في بنيه Rh الدورية ثنائي الحجم ، ثنائيه الابعاد مع مجموعه متجانسة من الثقوب في الفيلم المعدني والشفاف Rh. صوره فؤاد عاليه الدقة (الشكل 3ج) يوضح هيكل خليه سداسية مع الحبوب المعترف بها من Rh. التشكيلات الجانبية في الشكل 3D تظهر ان شبكه الروديوم موزعه بتجانس علي سطح p-inp مع ارتفاع حوالي 10 نانومتر ، وتشكيل طبقه حفازه. وقد استخدمت التحليلات المجمعة ذات الاستبانة العالية لتحديد المباعدة بين الطائرات الشبكية ، والمسافة بين نقاط الانكسار التي تمثل الحيز الشبكي التبادلي. تبين حساباتنا ان الطائرة شعريه في ترتيب 2.17 إلى 2.18 Å ، التحقق من (111) هيكل مكعب من الروديوم المودعة (الشكل 4). الاشعه السينية التصوير الطيفي الضوئي يكشف عن ان القطب الكهربائي p-InP-Rh يحتوي علي طبقه InOx/POx ، مع الادله التي تقدمها اشاره inp أكبر في 128.4 eV. وهذا ليس مستغربا بسبب المناطق المفتوحة InP الناجمة عن أزاله المجالات PS; هنا ، فان InP يتعرض مباشره للبيئة (اي الهواء والمنحل بالكهرباء (الشكل 5)).

وقد تبين ان بيئة الجاذبية الصغرى لها تاثير كبير علي التحليل الكهربائي للمياه الذي كان معروفا منذ الستينات وان تاثير انخفاض الجاذبية علي حركه الفقاعات والقطرات موثق توثيقا جيدا (انظر علي سبيل المثال المرجع 16). وقد أجريت دراسات خاصه في اطار وضع نظام لدعم الحياة للسفر في الفضاء يتضمن عنصرا لelectrolyzing المائية.

التحقيقات حتى الآن من التحليل الكهربائي المياه تحت بيئة الجاذبية الصغرى في ' الظلام ' التجارب أسفرت عن مستقره الغاز فقاعه رغوة تشكيل طبقه في القرب من السطوح القطب والمقاومة اوميه المصاحبة زادت خطيا إلى سماكه طبقه زبد في كل من الشوارد الحمضية والقلوية17,18,19. بالاضافه إلى ذلك ، زاد قطر فقاعات الغاز وانضمت فقاعات إلى الغشاء الفاصل بين اثنين من نصف الخلايا20،21. وعلاوة علي ذلك ، ثبت ان الحمل المجهري الناجم عن الفقاعة يهيمن علي النقل الجماعي في بيئات الجاذبية الصغريه8و21 وقد اقترح ان النقل الجماعي للمياه الركيزة إلى سطح القطب يتحكم في عمليه التحليل الكهربائي للمياه ، والتي يتم التحكم فيها تحت ظروف الجاذبية العادية من قبل رد فعل القطب22.

المستخدمة هنا النانويه p-inp-Rh الصور الكهربائية المصنعة عبر snl يمكن التغلب علي هذه المشكلة: قياسات الجهد الكهربي الضوئي لا تظهر اختلافات كبيره بين عينات اختبار للسواتل بريه في 1 M hclo4 وعينات اختبارها في 9.3 s من بيئة الجاذبية الصغريه في برج إسقاط بريمن (الشكل 6ا ، ب)6 الخصائص J-V (الشكل 6ا) ، بالاضافه إلى ذلك ، القياسات الزمنيه (الشكل 6ب) من العينات النانويه شبه متطابقة في البيئة الارضيه والجاذبية الصغرى. ويعزي الفرق في إمكانات الدائرة المفتوحة (VOC) إلى اختلافات الأداء في الأقطاب الضوئية كما هو مبين في وقت سابق6. المنشطات الروديوم المقدمة "البقع الساخنة" علي سطح p-InP من قبل SNL تسمح بتشكيل فقاعات الغاز ان يحدث في بقع متميزة علي سطح القطب الضوئي ، ومنع التحام فقاعه وزيادة الغلة من الغاز فقاعه الإفراج. أضافه 1 ٪ (v/v) الايزوبروبانول إلى المنحل بالكهرباء يقلل من التوتر السطحي من المنحل بالكهرباء وعلاوة علي ذلك ، مما يؤدي أيضا نحو انفصال فقاعه الغاز المفضل من سطح القطب.

Figure 1
الشكل 1: مخطط الاعداد التجريبي للتجارب الكهروكيميائية في بيئة الجاذبية الصغريه. تظهر الصور الكبسولة القطرة المجهزة (A) وتفاصيل الاعداد الضوئي الكهروكيميائي علي المنصة الثانية لكبسوله الإسقاط (B). تحتوي الكبسولة علي بطاريات لإمداد الطاقة اثناء السقوط الحر (المنصة 5) ، ونظام التحكم في الكبسولة للتحكم التجريبي (المنصة 4) ، واثنين من مصادر الضوء W-I وجهاز كمبيوتر لوحي (المنصة 3 ، انظر جدول المواد) ، والاعداد الضوئي الكهروكيميائي بما في ذلك أربع كاميرات رقميه تسمح الكاميرات الرقمية الاربعه في الاعداد الضوئي الكهروكيميائي (المنصة 2) بتسجيل تشكيل فقاعات الغاز علي القطب الضوئي من امام كل خليه كهروكيميائية من خلال شرائح الشعاع ومن الجانب من خلال المرايا. وأضاءت الأقطاب الضوئية من خلال الحزم شعاع امام الخلية. عبر منحدر رفع الهوائية ، يتم غمر الأقطاب الضوئية في المنحل بالكهرباء مباشره قبل الوصول إلى ظروف الجاذبية الصغرى. وقد تم تعديل هذا الرقم من برينكيرت وآخرون (2018)6. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: التنصت علي وضع فؤاد صور تضاريس السطح p-inp قبل وبعد خطوات التعديلات السطحية. لوحه A يظهر سطح p-inp قبل إجراءات التعديل ، (ب) بعد نقش السطح في محلول البروم/الميثانول و (ج) بعد تكييف العينة في hcl. (د) تحليل الرسم البياني لتوزيع الارتفاع في المصاطب علي عينه p-inp (الخط الأزرق) ، بعد النقش في البروم/الميثانول (الخط الأصفر) وبعد التكييف في hcl (الخط الأحمر). يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: التنصت علي وضع فؤاد الصور التضاريس (انظر جدول المواد) من السطح ف-inp بعد تطبيق الطباعة الحجرية الظل النانو. (ا) الجسيمات البوليسترين المترسب أحاديه الطبقة علي الركيزة p-inp. (ب ، ج) السطح بعد ترسب الروديوم وأزاله جزيئات البوليسترين في اثنين من التكبير. (D) تم إنشاء ملف تعريف الارتفاع لثلاثه بقع مختلفه علي سطح القطب الكهربي للسماح بالمزيد من توصيف شبكه Rh المودعة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: تحليل TEM عالي الاستبانة للحبوب الضوئية المترسبة بالالروديوم علي القطب الكهربي p-InP في تكبيرات مختلفه (انظر جدول المواد). تظهر صور التحويل ثنائيه الابعاد نمط الانكسار المطابق مع تباعد المستويات الشعرية 2.2 Å (111) ، وهو نموذجي للهياكل المكعبة. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: أطياف التصوير الضوئي بالاشعه السينية لأقطاب التصوير بالنانو-InP-Rh. (ا) في المستويات الاساسيه الثلاثية الابعاد ؛ (ب) المستويات الاساسيه ف-2 ف و (ج) المستويات الاساسيه للصحة الانجابيه ثلاثية الابعاد. يشير الترميز اللوني تحت الخطوط إلى التكوين الخاص به كما هو موضح في الاسطوره. وقد تم تعديل هذا الرقم من برينكيرت وآخرون (2018)6. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: نتائج التجارب الكهروكيميائية الضوئية في بيئة الجاذبية الصغريه. (ا) القياسات من طراز J-V من الأقطاب الضوئية النانويه الدقيقة في الأرض (1 غرام ، الأحمر) والجاذبية الصغريه (10-6 غرام ، الأزرق) في 1 M hclo4 مع أضافه 1 ٪ (v/v) ايزوبروبانول إلى المنحل بالكهرباء في 70 mW/Cm2 الاضاءه مع مصباح W-I. الاختلافات في الخامسOC من العينات النانويه في ظروف الأرض والجاذبية الصغرى تخضع لاختلافات في الأداء من الأقطاب الضوئية كما هو مبين في وقت سابق6. (ب) القياسات الزمنيه للالكترودات الضوئية النانويه المنظمة بالنانو في البيئة الارضيه (الحمراء) والصغرى (10-6 غرام ، الأزرق) في 1 م hclo4 مع أضافه 1 ٪ (v/v) ايزوبروبانول إلى المنحل بالكهرباء في 70 mW/Cm2 الاضاءه مع مصباح W-I. تم تعيين الإمكانات التطبيقية إلى-0.09 V vs rhe. زيادة نسبه الاشاره إلى الضوضاء في نهاية القياسات ويرجع ذلك إلى تباطؤ كبسوله قطره بعد 9.3 s. الرجاء انقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1: تسلسل تجريبي مفصل لإنتاج الهيدروجين الضوئي الكهروكيميائي في بيئة الجاذبية الصغريه في برج إسقاط بريمن. تم تعديل هذا الجدول من برينكرت وآخرون (2018)6. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

لاعداد الضوئية ، من المهم تقليل التعرض للأكسجين بين النقش وتكييف الاجراء وتطهير 0.5 M HCl قبل الاستخدام لحوالي 10-15 دقيقه مع النيتروجين. وبمجرد ان تكون العينات مشروطه ، يمكن تخزينها تحت جو النيتروجين في 15 مل أنابيب مخروطيه لبضع ساعات للسماح النقل عينه و/أو وقت اعداد أقنعه الجسيمات البوليسترين. من أجل تحقيق ترتيب متجانس من المجالات PS علي الركيزة القطب ، فمن المهم لتشكيل قناع مستمر من المجالات PS علي سطح الماء التي يمكن ملاحظتها كفيلم مستمر ، عاكسه. بمجرد تشكيل القناع ، يجب ان تتبع الخطوة الضوئية الروديوم المتتابعة في 2-3 h. يتم تحقيق أفضل النتائج لطبقه أحاديه متجانسة من المجالات PS علي القطب الكهربائي عن طريق تبخر المياه البطيءه بدلا من أزاله المياه بعناية عن طريق التنضيد. القناع مستقر علي سطح القطب لعده أيام ، ومع ذلك ، يوصي بالترسيب الضوئي المباشر للالروديوم. من المهم ان يتم وضع القطب مع قناع PS في محلول RhCl مائي3 فقط قبل قليل وأزالها بعد ترسب لمنع انحلال المجالات ps. من أجل أزاله أكاسيد السطح المتبقية من القطب الضوئي الذي ينتج عن تطبيق SNL وأزاله المجالات PS من سطح القطب ، فمن المستحسن ان أكرر خطوه الاستقطاب ركوب الدراجات في HCl لحوالي 10 دورات بعد أزاله جزيئات البوليسترين ، بعد نفس البروتوكول كما هو مذكور أعلاه.

للقياسات الكهروكيميائية خلال 9.3 s من السقوط الحر ، يجب النظر في بعض الجوانب. ويعتبر توقيت التجربة حاسما ويجب اختبار تسلسل الإسقاط المبرمج بعناية في الظروف الارضيه قبل نقل الكبسولة القطرة مع الاعداد التجريبي إلى برج الإسقاط. قبل إغلاق الكبسولة ، يوصي باجراء فحص نهائي للمعدات ، مما يضمن تشغيل التحفيز ومصادر الضوء وأزاله المسامير والاداات الاضافيه من الكبسولة. العناصر غير المضمونة في الكبسولة يمكن ان تدمر بسهوله الاعداد التجريبي اثناء السقوط الحر.

معلمه هامه لقياس سلوك التيار الكهربي الضوئي داخل برج الإسقاط هي شده الضوء التي يجب تعديلها إلى عدسه الكاميرا: إذا تم تسجيل سلوك تطور فقاعه الغاز في وقت واحد من خلال الكاميرات التي تعلق علي الخلية ، والاضاءه المباشرة في > 70 ميغاواط/سم2 يستبعد تسجيل فقاعات الغاز من امام الخلية الكهروكيميائية ؛ الضوء الوارد الستائر العدسات. القطب الصور خلال السقوط الحر ولذلك يمكن فقط ان يتم تسجيلها وتقييمها من الجبهة من الخلية في كثافة الضوء ≤ 70 mW/cm2 دون اي تطبيقات أخرى لحماية العدسة. الوقت التجريبي من 9.3 s أيضا يجب ان تؤخذ في الاعتبار في تصميم القياسات الكهروكيميائية; لقياسات J-V ، وقد استخدمت معدلات المسح الضوئي (dE/dt) من 218 mV/s إلى 235 mV/s للسماح لحوالي 3 دورات المسح الضوئي في تجارب الدراجات فولتاممتري. للمقارنة بين قياسات J-V المسجلة ، يوصي بأخذ دوره المسح الضوئي الثانية لكل تجربه للتحليل.

نظرا لجوده الجاذبية الصغرى ممتازة من 10-6 ز في برج إسقاط بريمن ، تحليل تشكيل فقاعه الغاز في تسجيلات الفيديو من الممكن التي وجدت ان تكون أكثر صعوبة في التجارب التحليل الكهربائي المياه في رحلات مكافئ بسبب الحركات الميكانيكية الاضافيه للطائرة (اي ، ز-غضب)21. وقد تبين ان استخدام جهاز كمبيوتر لوحي لتخزين البيانات اثناء الرحلة الحرة هو بديل كاف (انظر جدول المواد).

وفي الختام ، فان الطباعة الحجرية لطبقه النانو الخلفية هي أداه سهله وقيمه لإدخال النانو بالكهرباء مباشره علي سطح أشباه الموصلات-يمكن استخدام مختلف احجام الجسيمات البوليسترين لتغيير حجم المواقع النشطة تحفيز علي سطح امتصاص الضوء. وتسمح إجراءات ترسب العوامل الكهربائية المختلفة مثل (الصورة) بالترسيب الكهربي وتبخر المحفز الكهربي باختلاف الاشكال الحفازه. وتسمح هذه الطريقة بتصميم الاجهزه التي تنتج بكفاءة الهيدروجين المدعم بالضوء في بيئة الجاذبية الصغريه عن طريق تشكيل "بؤر ساخنه" نشطه كهربائيا علي سطح القطب الضوئي. علي الرغم من ان الدراسات طويلة الأجل في بيئة الجاذبية الصغرى لا تزال مطلوبه للتحقيق وتحسين استقرار الاجهزه للتطبيق في بيئة الفضاء ، وقد ثبت بالفعل p-InP ان تكون ماده ضوئيه مستقره في الظروف الارضيه عند إدخال طبقه الحماية تيو2 ، ومنع الضوئية من المواد23.

وقد أظهرنا ان مرافق برج الإسقاط مثل برج إسقاط بريمن في مركز تكنولوجيا الفضاء التطبيقية والجاذبية الصغريه (ZARM) هي مرافق ممتازة للجاذبية الصغرى تسمح بالتحقيق في الأداء الحفاز الضوئي لهذه الاجهزه اثناء السقوط الحر. وهي توفر بديلا سهل الوصول ومنخفض التكلفة للمحطة الفضائية الدولية ذات جوده عاليه في الجاذبية الصغرى علي مدي فتره زمنيه تتراوح بين 9.3 s. وتوفر المجموعة التجريبية المذكورة هنا نقطه انطلاق مثاليه للتحقيق في المزيد من ردود الفعل والاجهزه الضوئية نصف الخلية لتقسيم المياه بدون مساعده وتخفيض CO2 في بيئات الجاذبية المنخفضة لتطوير وتحسين أجهزه دعم الحياة للرحلات الفضائية طويلة المدة والتطبيقات الارضيه.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

Acknowledgments

K.B. تعترف بالتمويل من برنامج الزمالات للاكاديميه الوطنية المانيه للعلوم Leopoldina ، ومنحه LPDS 2016-06 ووكالة الفضاء الاوروبيه. وفضلا عن ذلك ، تود ان تشكر الدكتور ليوبولد سمرر ، فريق المفاهيم المتقدمة ، والآن داوسون ، والدكتور جاك فان لون ، والدكتور غابور ميلاسين ، والدكتور روبرت ليندنر (ESTEC) ، وروبرت-يان نوررام (Notese) ، والبروفيسور هاري ب. غراي (Caltech) علي دعمهم الكبير. M.H.R. ممتنة للدعم السخي من البروفيسور ناثان س. لويس (كالتيك). K.B. و M.H.R. الدعم من معهد بيكمان لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ومركز أبحاث المواد الجزيئية. ويعترف فريق Photoechem بشكل كبير بالتمويل المقدم من المركز ألماني للفضاء الجوي (e.V.) للمشروع رقم 50WM1848. وعلاوة علي ذلك ، تعترف M.G. بالتمويل من برنامج فريق قوانغدونغ المبتكر والريادي بعنوان "المواد النانويه البلازمية والنقاط الكمية لأداره الضوء في الاجهزه الكتروضوئيه" (رقم 2016ZT06C517). وعلاوة علي ذلك ، فان فريق المؤلف يعترف كثيرا بالجهد والدعم المقدمين من فريق ZARM مع ديتر بيشاوف ، وتورستن لوتس ، وماتياس ماير ، وفريد اوتكين ، ويان سيمرز ، والدكتور مارتن كاستيلو ، وماغدالينا ثيود ، والدكتور ثوربن كونيمان. وهي ممتنة أيضا للمناقشات المستنيرة مع البروفيسور ياسوهيرو فوكوناكا (جامعه واسيدا) ، والبروفيسور هيسايوشي ماتسوشيما (جامعه هوكايدو) ، والدكتور سلوبودان ميتروفيتش (لام للبحوث).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
12.7 mm XZ Dovetail Translation Stage with Baseplate, M4 Taps (4 x) Thorlabs DT12XZ/M
Beam splitters (2 x) Thorlabs CM1-BS013 50:50 400-700nm
Beamsplitters (2 x) Thorlabs CM1-BS014 50:50 700-1100nm
Ohmic back contact: 4 nm Au, 80 nm Zn, 150 nm Au Out e.V., Berlin, Germany https://www.out-ev.de/english/index.html Company provides custom made ohmic back contacts
Glass tube, ca. 10 cm, inner diameter about 4 mm E.g., Gaßner Glasstechnik Custom made
p-InP wafers, orientation 111A, Zn doping concentration: 5 x 10^17 cm^-3 AXT Inc. Geo Semiconductor Ltd. Switzerland Custom made
Photoelectrochemical cell for terrestrial experiments E.g., glass/ materials workshop Custom made
Matrox 4Sight GPm (board computer) Matrox imaging Ivy Bridge, 7 x Cable Ace power I/O HRS 6p, open 10m, Power Adapter for Matrox 4sight GPm, Samsung 850 Pro 2,5" 1 TB, Solid State Drive in exchange for the 250Gb hard drive
2-propanol Sigma Aldrich I9516-500ML
35mm Kowa LM35HC 1" Sensor F1.4 C-mount (2 x) Basler AG
Acetone Sigma Aldrich 650501-1L
Ag/AgCl (3 M KCl) reference electrode WPI DRIREF-5
Aluminium breadboard, 450 mm x 450 mm x 12.7mm, M6 Taps (2 x) Thorlabs MB4545/M
Beaker, 100 mL VWR 10754-948
Black epoxy Electrolube ER2162
Bromine Sigma Aldrich 1.01945 EMD Millipore
Colour camera (2 x) Basler AG acA2040-25gc
Conductive silver epoxy MG Chemicals 8331-14G
Copper wire E.g., Sigma Aldrich 349224-150CM
Ethanol Sigma Aldrich 459844-500ML
Falcon tubes, 15 mL VWR 62406-200
Glove bags Sigma Aldrich Z530212
Hydrochloric acid (1 M) Sigma Aldrich H9892
Magnetic stirrer VWR 97042-626
Methanol Sigma Aldrich 34860-100ML-R
Microscope slides VWR 82003-414
MilliQ water
NIR camera (2 x) Basler AG acA1300-60gm
Nitrogen, grade 5N Airgas NI UHP300
Ø 1" Stackable Lens Tubes (6 x) Thorlabs SM1L03
O2 Plasma Facility
OEM Flange to SM Thread Adapters (4 x) Thorlabs SM1F2
Parafilm VWR 52858-000
Pasteur pipette VWR 14672-380
Perchloric acid (1 M) Sigma Aldrich 311421-50ML
Petri dish VWR 75845-546
Photoelectrochemical cell for microgravity experiments E.g., glass/ materials workshop
Polystyrene particles, 784 nm, 5 % (w/v) Microparticles GmbH 0.1-0.99 µm size (50 mg/ml): 10 ml, 15 ml, 50 ml
Potentiostats (2 x) Biologic SP-200/300
Pt counter electrode ALS-Japan 12961
Rhodium (III) chlorid Sigma Aldrich 520772-1G
Shutter control system (2 x)
Silicon reference photodiode Thorlabs FDS1010
Sodium chlorid Sigma Aldrich 567440-500GM
Stands and rods to fix the cameras VWR
Sulphuric acid (0.5 M) Sigma Aldrich 339741-100ML
Telecentric High Resolution Type WD110 series Type MML1-HR110 Basler AG
Toluene Sigma Aldrich 244511-100ML
Various spare beakers and containers for leftover perchloric acid etc for the drop tower VWR
W-I lamp with light guides (2 x) Edmund Optics Dolan-Jenner MI-150 Fiber Optic Illuminator
CM-12 electron microscope with a twin objective lens, CCD camera (Gatan) system and an energy dispersive spectroscopy of X- rays (EDS) system) Philips
Dimension Icon AFM, rotated symmetric ScanAsyst-Air tips (silicon nitride), nominal tip radius of 2 nm Bruker

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. May, M. M., Lewerenz, H. -J., Lackner, D., Dimroth, F., Hannappel, T. Efficient Direct Solar-to-Hydrogen Conversion by In-Situ Interface Transformation of a Tandem Structure. Nature Communications. 6, 8286 (2015).
  2. Young, J. L., Steiner, M. A., Döscher, H., France, R. M., Turner, J. A., Deutsch, T. G. Direct Solar-to-Hydrogen Conversion via Inverted Metamorphic Multi-Junction Semiconductor Architectures. Nature Energy. 2, 17028-17036 (2017).
  3. Cheng, W. H., Richter, M. H., May, M. M., Ohlmann, J., Lackner, D., Dimroth, F., et al. Monolithic Photoelectrochemical Device for 19% Direct Water Splitting. ACS Energy Letters. 3, 1795-1800 (2018).
  4. Lewerenz, H. -J., Heine, C., Skorupska, K., Szabo, N., Hannappel, T., Vo-Dinh, T., Campbell, S. H., Klemm, H. W., Munoz, A. G. Photoelectrocatalysis: Principles, Nanoemitter Applications and Routes to Bio-inspired Systems. Energy & Environmental Science. 3, 748-761 (2010).
  5. Raatschen, W. Potential and Benefits of Closed Loop ECLS Systems in the ISS. Acta Astronautica. 48 (5-12), 411-419 (2001).
  6. Brinkert, K., Richter, M., Akay, Ö, Liedtke, J., Gierisig, M., Fountaine, K. T., et al. Efficient Solar Hydrogen Production in Microgravity Environment. Nature Communications. 9, 2527 (2018).
  7. Heller, A., Vadimsky, R. G. Efficient solar to chemical conversion: 12 % efficient photoassisted electrolysis in the p-type InP(Ru)]/HCl-KCl/Pt(Rh) cell. Physical Review Letters. 46, 1153-1155 (1981).
  8. Muñoz, A. G., Heine, C., Lublow, M., Klemm, H. W., Szabó, N., Hannappel, T., et al. Photoelectrochemical conditioning of MOVPE p-InP films for light-induced hydrogen evolution: chemical, electronic and optical properties. ECS Journal of Solid State Science and Technology. 2, Q51-Q58 (2013).
  9. Sakurai, M., Sone, Y., Nishida, T., Matsushima, H., Fukunaka, Y. Fundamental Study of Water Electrolysis for Life Support System in Space. Electrochimica Acta. 100, 350-357 (2013).
  10. Sakuma, G., Fukunaka, Y., Matsushima, H. Nucleation and Growth of Electrolytic Gas Bubbles under Microgravity. International Journal of Hydrogen Energy. 39 (2014), 7638-7645 (2014).
  11. Patoka, P., Giersig, M. Self-Assembly of Latex Particles for the Creation of Nanostructures with Tunable Plasmonic Properties. Journal of Materials Chemistry. 21, 16783-16796 (2011).
  12. Jensen, T. R., Malinsky, M. D., Haynes, C. L., Van Duyne, R. P. Nanosphere Lithography: Tunable Localized Surface Plasmon Resonance Spectra of Silver. Journal of Physical Chemistry B. 104, 10549-10556 (2000).
  13. Selig, H., Dittus, H., Lämmerzahl, C. Drop Tower Microgravity Improvement Towards the Nano-g Level for the Microscope Payload Tests. Microgravity Science and Technology. 22, 539-549 (2010).
  14. Lewerenz, H. J., Schulte, K. H. Combined Photoelectrochemical Conditioning and Surface Analysis of InP Photocathodes: II. Photoelectron Spectroscopy. Electrochimica Acta. 47 (16), 2639-2651 (2002).
  15. Schulte, K. H., Lewerenz, H. J. Combined Photoelectrochemical Conditioning and Surface Analysis of InP Photocathodes. I. The Modification Procedure. Electrochimica Acta. 47 (16), 2633-2638 (2002).
  16. Subramanian, R. S., Balasubramaniam, R. The Motion of Bubbles and Drops in Reduced Gravity. , Cambridge University Press. Cambridge. (2001).
  17. Matsushima, H., Kiuchi, D., Fukunaka, H., Kuribayashi, K. Single Bubble Growth During Water Electrolysis under Microgravity. Electrochemistry Communications. 11, 1721-1723 (2009).
  18. Kiuchi, D., Matsushima, H., Fukunaka, Y., Kuribayashi, K. Ohmic Resistance Measurement of Bubble Froth Layer in Water Electrolysis under Microgravity. Journal of the Electrochemical Society. 153 (8), 138-143 (2006).
  19. Matsushima, H., Nishida, T., Konishi, Y., Fukunaka, Y., Ito, Y., Kuribayashi, K. Water Electrolysis under Microgravity Part 1. Experimental Technique. Electrochimica Acta. 48, 4119-4125 (2003).
  20. Lao, L., Ramshaw, C., Yeung, H. Process Intensification: Water Electrolysis in a Centrifugal Acceleration Field. Journal of Applied Electrochemistry. 41, 645-656 (2011).
  21. Kaneko, H., Tanaka, K., Iwasaki, A., Abe, Y., Negishi, A., Water, K. amimotoM. Water Electrolysis under Microgravity Condition by Parabolic flight. Electrochimica Acta. 38, 729-733 (1993).
  22. Iwasaki, A., Kaneko, H., Abe, Y., Kamimoto, M. Investigation of Electrochemical Hydrogen Evolution under Microgravity Conditions. Electrochimica Acta. 43, 509-514 (1998).
  23. Lee, H. M., Takei, K., Zhang, J., Kapadia, R., Zheng, M., Chen, Y. -Z., Nah, J., Matthews, T. S., Chueh, Y. -L., Ager, J. -W., Javey, A. p‐Type InP Nanopillar Photocathodes for Efficient Solar‐Driven Hydrogen Production. Angewandte Chemie International Edition. 51 (43), 10760-10764 (2012).

Tags

الكيمياء ، العدد 154 ، الوقود الشمسي ، الهيدروجين ، الجاذبية الصغريه ، التصوير بالكهرباء ، برج الإسقاط ، الطباعة الحجرية لغلاف نانفير ، أنظمه أشباه الموصلات الكهربية
الأساليب التجريبية لإنتاج الهيدروجين الفعال بالطاقة الشمسية في بيئة الجاذبية الصغريه
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Brinkert, K., Akay, Ö., Richter, M.… More

Brinkert, K., Akay, Ö., Richter, M. H., Liedtke, J., Fountaine, K. T., Lewerenz, H. J., Giersig, M. Experimental Methods for Efficient Solar Hydrogen Production in Microgravity Environment. J. Vis. Exp. (154), e59122, doi:10.3791/59122 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter