微重力环境下高效太阳能氢气生产的实验方法

该协议包括一个分步程序，研究如何构建纳米结构光选器，在微重力环境中高效生产光辅助氢气。它还包括一个电极测试程序，如何测试这些光电选择在不来梅下降塔，其中10至负6克可以产生在9.2秒的自由落体。我们和其他研究小组观察到，由于没有浮力，电化学产生的气泡在微重力条件下粘到电极表面。

催化剂产生催化热点，改善气泡的分离和整体效率。这些程序将由我们柏林 FU实验室的研究生奥默·阿凯演示。首先，应用银膏将 OMEC 触点连接到薄镀铜线。

将电线螺纹连接到玻璃管上，并使用黑色耐化学性环氧树脂封装 P 型磷化物样品，并密封在玻璃管上。在烟罩下，将 P 型磷化物的 0.5 平方厘米抛光钛面放在 10 毫升溴/甲醇溶液中，30 秒，以蚀刻去除原生氧化物。然后用乙醇和超纯水冲洗表面10秒钟，并在氮通量下干燥样品。

使用具有石英窗的硅酸盐玻璃电池作为光电子化学电池，并在标准三电极电位设置中将 P 型磷化电极放在电池中。在调节过程中，使用白光钨卤素灯照亮样品。使用校准的硅参考光电二极管调整光强。

用氮气清除盐酸后，在连续照明下，以50毫伏/秒的扫描速率对样品进行光电子化学条件测量。用电力动力循环扫描速率为50毫伏。在该过程中，应用阴影南圈光刻在P型磷化电极上形成钠纳米结构。获得300微升784纳米聚苯乙烯珠和300微升乙醇的成手混合物，其中含有一个重量量百分之苯乙烯和0.1%的硫酸。

使用带弯曲尖端的巴氏移液器将溶液涂抹在水面上。轻轻转动培养皿以增加单晶结构的面积。小心地分配溶液，用六边形封闭包装单层覆盖 50% 的空气水接口。

用准膜保护光电子化条件P型磷化物电极的铜线。小心地将它们胶带固定到显微镜幻灯片上，然后将电极放在浮动紧密包装聚苯乙烯球体面罩下。防止样品旋转。

之后，使用移液器轻轻去除残留水，等待其干燥。这会导致蒙版随后沉积到电极表面。然后将电极从培养皿中拿出，用氮气轻轻干燥表面。

将电极存放在氮气中干燥器中。要光电化学沉积钠纳米颗粒，请将电极放在含有氯化钠、氯化钠和异丙醇的电解质溶液中。使用电位，使用钨碘灯同时照明，施加 0.01 伏特的恒定电位 5 秒钟。

然后用超纯水冲洗光选，在温和的氮气流下干燥。要从电极表面去除聚苯乙烯球体，请将电极放在烧杯中，用 10 毫升甲苯搅拌 20 分钟。随后，用丙酮和乙醇冲洗电极20秒。

对于气体气泡调查，在每个光电子化学电池上安装两个摄像头，通过光学反射镜和分束器记录气泡演变。将光电子化学装置和摄像机安装到光学板上，并将其连接到胶囊的中间板之一。使用剩余的板安装其他设备，如电位和快门控制、光源和电路板计算机。

在自由落体期间，将电池电源连接到胶囊底部板，为设置供电。编写一个自动下降序列，用于在微重力环境中进行控制和进行的实验步骤。保持自由落体的实验，以及下降后45分钟的胶囊恢复。

为了研究样品上的光辅助氢气生产，进行循环电压测量和计时测量。在循环电压测量实验中，以 218 毫伏/秒到 235 毫伏/秒的速度为两个电位设置扫描速率，以实现光电流电压测量中的最佳分辨率。与氯化银参考电极相比，使用 0.25 伏到负 0.3 伏的电压范围。

在 0.2 伏电压下使用初始电位，在 0.2 伏特时使用初始电位，在 0.2 伏特时使用精加工电位，而在 0.2 伏特时使用初始电位。在计时测量中，使用生成的微重力环境的时间刻度 9.3 秒记录样品产生的光电流。将负 0.3 伏的电位范围应用于负 0.6 伏，与氯化银银参考电极进行比较。光电流。

运行三个扫描周期。要比较记录的光电流电压测量值，请进行每个实验的第二个扫描周期进行分析。从减速容器中取回胶囊后，拆下胶囊保护罩。

从气动中去除样品，用超纯水冲洗，并在温和的氮通量下干燥。将它们储存在氮气中，直到进行光学和光谱调查。攻丝模式原子力显微镜的P型磷化物表面在修改前，在溴/甲醇溶液中蚀刻后，并在盐酸电化学循环后显示蚀刻过程去除表面剩余的原生氧化物。

盐酸中的电化学循环导致细胞性能的填充系数显著增加，同时P型磷化物的平带移位从0.56伏特到0.69伏。通过AFM地形显示沉积聚苯乙烯颗粒单层在P型磷化物基质和沉积后的表面和表面，并去除聚苯乙烯颗粒。阴影南圈光刻的应用，在金属透明菱形膜上产生纳米大小的二维周期钠结构，具有均匀的孔阵列。

高分辨率 AFM 图像演示了六边形单位细胞结构，并具有可识别的钠粒。电极表面三个点的高度剖面表明，在P型磷化物表面均匀分布，高度约10纳米形成催化层。在地面和微重力环境中，纳米结构P型磷化物光电电子的光电流电压特性和计时测量没有显著差异。

最重要的是，在实际关闭跌落胶囊之前，拆下未拧紧的松动螺钉和电缆。剩余的螺钉会破坏自由落体过程中的实验装置和仪器。钠，可以导致不同的电催化纳米结构，导致不同的效率条件。

在微重力环境中，这种情况很可能相同。在微重力环境下进行高效光电子化学氢生产，为空间中氧气和太阳能燃料的生产开辟了新的途径，并有助于实现长期的太空旅行。