الأساليب التجريبية لإنتاج الهيدروجين الفعال بالطاقة الشمسية في بيئة الجاذبية الصغريه

يتضمن هذا البروتوكول إجراءً تدريجيًا لكيفية إنشاء الميكتلات الضوئية ذات البنية النانوية لإنتاج الهيدروجين بكفاءة بمساعدة الضوء في بيئات الجاذبية الصغرى. كما يتضمن إجراء اختبار القطب لكيفية اختبار هذه الأقطاب الضوئية في برج قطرة بريمن حيث يمكن توليد 10 إلى ناقص ستة ز في 9.2 ثانية من السقوط الحر. ويلاحظ من قبلنا وفرق البحث الأخرى أن فقاعات الغاز التي تولدها الكهروكيميائية تلتصق بسطح القطب في ظروف الجاذبية الصغرى بسبب عدم وجود طفو.

يحفز يولد النقاط الساخنة الحفازة التي تحسن مفرزة فقاعات الغاز والكفاءة الشاملة. سيتم إثبات الإجراءات من قبل عمر أكاي، وهو طالب دراسات عليا في مختبرنا في FU برلين. للبدء، تطبيق معجون الفضة لإرفاق الاتصال OMEC إلى سلك نحاسي مطلي رقيقة.

خيط السلك إلى أنبوب زجاجي واستخدم الايبوكسي الأسود المقاوم للمواد الكيميائية لتغليف عينة فوسفيد إنديوم من نوع P وختمه على الأنبوب الزجاجي. تحت غطاء الدخان، ضع وجه الإنديوم المصقول 0.5 سنتيمتر مربع من فوسفيد إنديوم من نوع P في 10 ملليلتر من محلول البروم/الميثانول لمدة 30 ثانية إلى الحفر لإزالة الأكاسيد الأصلية. ثم شطف السطح مع الإيثانول والمياه فائقة الpure لمدة 10 ثوان لكل من هذه الثواني وتجفيف العينة تحت تدفق النيتروجين.

استخدام خلية زجاجية البورسليكات مع نافذة الكوارتز كخلية الكهروكيميائية الضوئية ووضع القطب فوسفيد إنديوم من نوع P في الخلية في ترتيب قوي قوي قياسي من ثلاثة إلترود. استخدم مصباح الهالوجين التنغستن الخفيف لإلقاء الضوء على العينة أثناء إجراء التكييف. ضبط شدة الضوء مع الصمام الضوئي مرجع السيليكون معايرة.

بعد تطهير حمض الهيدروكلوريك مع النيتروجين، حالة photoelectrochemically العينة مع الدراجات القوية في معدل مسح 50 ملليفولت في الثانية لمدة 50 دورة تحت الإضاءة المستمرة. في هذا الإجراء، يتم تطبيق الطباعة الحجرية نانوسفير الظل لتشكيل الروديوم نانوتستروات على القطب فوسفيد إنديوم من نوع ف. الحصول على خليط جاهز من 300 ميكرولترات من 784 نانومتر حبات البوليسترين و 300 ميكرولتر من الإيثانول التي تحتوي على حجم واحد في المئة من حجم الستيرين و 0.1٪ حامض الكبريتيك.

استخدم ماصة باستور مع طرف منحني لتطبيق الحل على سطح الماء. بدوره طبق بيتري بلطف لزيادة مساحة هياكل أحادية البلورات. قم بتوزيع المحلّل بعناية لتغطية 50٪ من واجهة الهواء والماء مع طبقة أحادية مُعبأة سداسية.

حماية السلك النحاسي من ال أقطاب فوسفيد فوسفيد من نوع P مكيفة ضوئيًا مع البارا فيلم. الشريط بعناية لهم شريحة المجهر ووضع الأقطاب الكهربائية تحت العائمة إغلاق قناع الكرة البوليسترين معبأة. منع العينات من الدوران.

بعد ذلك، استخدم ماصة لإزالة المياه المتبقية بلطف وانتظر حتى يجف. وهذا يؤدي إلى أن يتم ترسب القناع لاحقاً على سطح القطب. ثم تأخذ القطب من طبق بيتري وتجفيف بلطف السطح مع النيتروجين.

تخزين القطب تحت النيتروجين في مجفف. لإيداع جسيمات نانوية الروديوم، ضع القطب في محلول المنحل بالكهرباء يحتوي على كلوريد الروديوم وكلوريد الصوديوم والأيزوبروبانول. مع قويوستات، وتطبيق إمكانات ثابتة من 0.01 فولت لمدة خمس ثوان تحت الإضاءة المتزامنة مع مصباح اليود التنغستن.

ثم شطف photoelectrode مع الماء فائقة السخاء وتجفيفه تحت تدفق لطيف من النيتروجين. لإزالة كرة البوليسترين من سطح القطب، ضع الأقطاب الكهربائية في منبر مع 10 ملليلتر من التولونية وحرك بلطف لمدة 20 دقيقة. في وقت لاحق، شطف القطب مع الأسيتون والإيثانول لمدة 20 ثانية لكل من.

بالنسبة إلى تحقيقات فقاعة الغاز، قم بإرفاق كاميراتين لكل خلية ضوئية هيدروجينية لتسجيل تطور فقاعة الغاز عبر المرايا البصرية ومقسمات الشعاع. قم بتركيب الإعداد الضوئي والكاميرات على لوحة بصرية واربطها بإحدى اللوحات الوسطى للكبسولة. استخدام لوحات المتبقية لتقسيط معدات إضافية مثل potentiostats وضوابط مصراع الكاميرا، ومصادر الضوء والكمبيوتر المجلس.

إرفاق إمدادات البطارية في المجلس السفلي من كبسولة لتشغيل الإعداد أثناء السقوط الحر. كتابة تسلسل إسقاط الآلي للخطوات التجريبية التي يتعين السيطرة عليها وتنفيذها في بيئة الجاذبية الصغرى. الحفاظ على التجربة في السقوط الحر وكذلك الانتعاش كبسولة لمدة 45 دقيقة بعد الانخفاض.

وللتقصي في إنتاج الهيدروجين بمساعدة الضوء على العينات، قم بإجراء قياس فولتموميري دوري وقياسات الكربونamperome. في تجارب قياس الدراجات، قم بإعداد معدلات المسح الضوئي لـ 218 ملليفولت في الثانية الواحدة من أجل الدقة المثلى في قياسات الجهد الكهربائي التي يتم التقاطها في التيار الضوئي. استخدام نطاقات الجهد من 0.25 فولت إلى 0.3 فولت سالب مقابل القطب المرجعي كلوريد الفضة والفضة.

استخدام الإمكانات الأولية في 0.2 فولت verus القطب المرجعي كلوريد الفضة الفضة والكلوريد المحتملة في الانتهاء 0.2 فولت مقابل الفضة والفضة كلوريد القطب المرجعي. في القياس خرونوموميمتر، استخدم مقياس الوقت للبيئة الجاذبية الصغرى التي تم إنشاؤها 9.3 ثانية لتسجيل التيار الضوئي الذي تنتجه العينة. تطبيق نطاقات محتملة من السلبية 0.3 فولت إلى السلبية 0.6 فولت مقابل الفضة والفضة كلوريد المرجعية electrode لمقارنة الضوئية المنتجة.

تشغيل ثلاث دورات المسح الضوئي. لمقارنة قياسات الجهد الضوئي المسجلة، خذ دورة المسح الثانية لكل تجربة للتحليل. بعد استرجاع الكبسولة من حاوية التباطؤ، قم بإزالة درع الحماية من الكبسولة.

إزالة العينات من stative الهوائية، شطف لهم بالماء فائقة الpure وتجفيفها تحت تدفق النيتروجين لطيف. تخزينها تحت الغلاف الجوي النيتروجين حتى يتم إجراء التحقيقات البصرية والمطية. التنصت على وضع المجهرية القوة الذرية من سطح فوسفيد إنديوم P-type قبل التعديل، وبعد النقش في محلول البروم /الميثانول، وبعد الدراجات الكهروكيميائية في حمض الهيدروكلوريك تظهر إجراء النقش يزيل أكسيد الأصلي المتبقي على السطح.

الدراجات الكهروكيميائية في حمض الهيدروكلوريك يسبب زيادة كبيرة في عامل التعبئة من أداء الخلية يرافقه تحول الفرقة شقة من فوسفيد إنديوم من نوع P من 0.56 فولت إلى 0.69 فولت. يتم عرض الطبقات الأحادية لجسيمات البوليسترين المترسبة على الركيزة فوسفيد الإنديوم من نوع P والسطح بعد ترسب الروديوم وإزالة جزيئات البوليسترين من خلال تضاريس AFM. تطبيق الغلاف الحجري النانوي الظل النتائج في نانوسized هيكل الروديوم الدوري ثنائي الأبعاد مع مجموعة متجانسة من الثقوب في فيلم الروديوم شفافة المعدنية.

صورة AFM عالية الدقة يوضح هيكل الخلية وحدة سداسية مع الحبوب التعرف على الروديوم. يُظهر ملف الارتفاع لثلاث بقع على سطح القطب أن شبكة الروديوم موزعة بشكل متجانس على سطح فوسفيد إنديوم من نوع P بارتفاع حوالي 10 نانومتر تشكل طبقة حفازة. خصائص الجهد الكهربائي الموجود ضوئيًا والقياسات خرونومامبيترية من نوع P نانوي نوع الفوزيد الرودوي الرودين الوريسيوم في بيئات الجاذبية الأرضية والصغرى لا تظهر اختلافات كبيرة.

الأهم من ذلك، قبل إغلاق في الواقع كبسولة قطرة، وإزالة مسامير فضفاضة والكابلات التي لا يتم تشديد. يمكن أن مسامير المتبقية تدمير الإعداد التجريبية والأدوات خلال السقوط الحر. الروديوم، يمكن للمرء أن يؤدي إلى هذه النتائج في مختلف البنى النانوية الكهربائية مما أدى إلى ظروف كفاءة مختلفة.

هذه هي على الأرجح نفس الحالة في بيئات الجاذبية الصغرى. 10- إنَّ التجسيد العملي لإنتاج الهيدروجين الكهروكيميائي الضوئي بكفاءة في بيئة الجاذبية الصغرية يفتح مسارات جديدة لإنتاج الأكسجين والوقود الشمسي في الفضاء ويمكن أن يسهم في تحقيق السفر الفضائي الطويل الأجل.