Name: CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-06-12T12:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 8 s
Description: Aprende a mejorar la fotoreducción de CO₂ a CH₄ mediante tecnología de concentración solar. Este protocolo utiliza dióxido de titanio preparado por anodización para aumentar la eficiencia en la conversión de dióxido de carbono.

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Este trabajo cuenta con el apoyo de la Fundación de Ciencias Naturales de China (No 21506194, 21676255).

Precaución: Consulte todas las fichas de datos de seguridad de materiales (MSDS) relevantes antes de la operación. Varios productos químicos son inflamables y altamente corrosivos. La luz de concentración puede causar una intensidad de luz dañina y aumentos de temperatura. Utilice todos los dispositivos de seguridad apropiados, como equipos de protección personal (gafas de seguridad, guantes, abrigos de laboratorio, pantalones, etc.).
1. Preparación de Catalizadores
<ol><li>
Preparación de TiO2 por anodización Nota: La anodización utiliza láminas metálicas y una lámina Pt como dos electrodos de contador. Los dos electrodos se ponen en el electrolito. Con electricidad, las láminas metálicas del sitio del ánodo se oxidan.<ol>
<li>Disolver 0,3 g de NH4F y 2 ml de H2O en 100 ml de glicol en un vaso de precipitados de 200 ml con un agitador para formar el electrolito. Coloque el vaso de precipitados con el electrolito en un baño de agua de 45 oC.</li>
		<li>Recortar la lámina Ti (tamaño 50 x 250 mm) con tijeras a 25 x 25 mm.</li>
		<li>Pulir la superficie de la lámina Ti con un papel de lija de 7.000 mallas para eliminar las impurezas de la superficie.</li>
		<li>Sumerja la lámina Ti en un matraz volumétrico que contenga 15 ml de etanol, luego un matraz con 15 ml de acetona, luego trátelo durante 15 minutos con un limpiador ultrasónico. Saque la lámina Ti, enjuáguela de 3 a 5x con agua desionizada y colóquela en un matraz volumétrico que contenga 20 ml de etanol.</li>
		<li>Disolver 10 mL de H2O, 5 mL de HNO3, 3 mL de H2O2, 1 mL de 18% wt (NH2)2CO, y 1 mL de 18% wt NH4F en un vaso de precipitados de 100 ml para formar una solución de pulido.</li>
		<li>Saque la lámina Ti del matraz de etanol, enjuáguela 3 veces con agua desionizada y colóquela en la solución de pulido durante 2 - 3 min. Retire la lámina Ti y lávela con agua desionizada durante 3x.</li>
		<li>Utilice un clip de cocodrilo de ánodo para sujetar la lámina Ti pretratada y otro clip para sujetar una lámina Pt (25 x 25 mm). Coloque las dos láminas cara a cara en el electrolito a una distancia de 2 cm entre sí. Encienda la fuente de alimentación de corriente estabilizada de corriente directa (DC), ajuste la tensión a 50 V y electroliza durante 30 minutos.</li>
		<li>Una vez finalizada la anodización, cierre la potencia y saque la lámina TiO2</li>
		<li>Sumerja la lámina Ti en un matraz volumétrico que contenga 15 ml de etanol, luego un matraz con 15 ml de acetona, luego trátelo durante 15 minutos con un limpiador ultrasónico. Saque el papel de aluminio Ti, enjuáguelo de 3 a 5x con agua desionizada y colóquelo en un crisol de 50 ml.</li>
		<li>Poner el crisol en un horno a 60oC durante 12 h para dejar secar la lámina.</li>
		<li>Calcine la lámina TiO2 en un horno de mufla a menos de 400 oC durante 2 h con una tasa de calentamiento de 2 oC/min.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Pruebas catalíticas yanálisis de conductos P
<ol><li>
Pruebas catalíticas bajo luz de concentración
	<ol>
<li>Limpie el reactor en forma de cilindro inoxidable (diámetro interior de 5,5 cm, volumen a 100 ml) con agua desionizada y luego séquelo en un horno a 60 oC durante 10 minutos, para garantizar que no haya interferencias de otras fuentes de carbono.</li>
		<li>Saque el reactor del horno, agregue 2 ml de H2O, un agitador y un soporte de catalizador (un pequeño estante que contiene el catalizador en el reactor) y coloque un vidrio de cuarzo con poros (diámetro de 2 cm) en la parte inferior del soporte y el catalizador TiO2 (diámetro de 1 cm) el centro del cristal de cuarzo. Coloque un termopar a través de una abertura en la pared del reactor en la superficie del catalizador. Agregue una lente Fresnel en la parte superior del soporte y selle el reactor con una ventana de vidrio de cuarzo.</li>
		<li>Ponga el reactor en el aparato electromagnético. Compruebe la estanqueidad del aire con nitrógeno (N2).</li>
		<li>Alimentar el CO2 (99,99%) en el reactor a través de un controlador de flujo de masa (MFC) y lavar el reactor al menos 3 veces para cambiar el gas en el reactor a CO2.</li>
		<li>Coloque la lámpara Xe 2 cm directamente sobre el reactor, abra la potencia de la lámpara Xe y ajuste su corriente a 15 A y encienda el interruptor del agitador magnético para iniciar la reacción.</li>
		<li>Registre el cambio de temperatura en la superficie del catalizador y en el gas.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Análisis de productos
	<ol>
<li>Analizar el producto cada 1 h utilizando una cromatografía de gases (GC), que está equipada con un detector ionizado por llama (FID) y una columna capilar (ver Tabla de Materiales)para la separación de hidrocarburos C1-C6.</li>
		<li>Calcule el número de productos por el método de línea estándar externo. Antes de cuantificar el producto, construir una curva estándar de metano (CH4).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Pruebas catalíticas bajo luz concentrada con pretratamiento Nota: Este procedimiento es similar a 2.1, con las diferencias señaladas.<ol>
<li>Lave el reactor como en el paso 2.1.1.</li>
		<li>Montar el reactor como en el paso 2.1.2, excepto sin añadir H2O.</li>
		<li>Compruebe la estanqueidad del aire como en el paso 2.1.3.</li>
		<li>Alimentar el gas de pretratamiento (como aire, N2 y H2O) en el reactor a través de un MFC e intercambiar el gas tres veces seguidas para hacer que el reactor puro gas de pretratamiento.</li>
		<li>Ajuste la lámpara como en el paso 2.1.5.</li>
		<li>Mantenga la iluminación del catalizador bajo luz (10 relación de concentración) durante 1 h en la atmósfera del aire, luego apague la lámpara Xe y el agitador magnético para terminar el pretratamiento.</li>
		<li>Alimentar el CO2 (99,99%) en el reactor como en el paso 2.1.4.</li>
		<li>Inyectar 2 ml H2O en el reactor desde la abertura de la pared. Abra la lámpara Xe y la potencia del agitador magnético para iniciar la reacción como el paso 2.1.5.</li>
		<li>Registre el cambio de temperatura como en el paso 2.1.6.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>De-Richter, R. K., Ming, T., Caillol, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fighting+global+warming+by+photocatalytic+reduction+of+CO2%2C+using+giant+photocatalytic+reactors%5BTitle%5D)+AND+%22Renewable+%26+Sustainable+Energy+Reviews%22%5BJournal%5D)">Fighting global warming by photocatalytic reduction of CO2, using giant photocatalytic reactors.</a> Renewable & Sustainable Energy Reviews. 19 (1), 82-106 (2013).</li>
<li>Fang, Y., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocatalytic+CO2+conversion+by+polymeric+carbon+nitrides%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Photocatalytic CO2 conversion by polymeric carbon nitrides.</a> Chemical Communications. 54 (45), 5674-5687 (2018).</li>
<li>Kondratenko, E. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Status+and+perspectives+of+CO2+conversion+into+fuels+and+chemicals+by+catalytic%2C+photocatalytic+and+electrocatalytic+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+%26+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Status and perspectives of CO2 conversion into fuels and chemicals by catalytic, photocatalytic and electrocatalytic processes.</a> Energy & Environmental Science. 6 (11), 3112-3135 (2013).</li>
<li>Izumi, Y. Recent Advances (2012-2015) in the Photocatalytic Conversion of Carbon Dioxide to Fuels Using Solar Energy: Feasibilty for a New Energy. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIzumi%2C+Y+%22Advances+in+CO2+Capture%2C+Sequestration%2C+and+Conversion%22">Advances in CO2 Capture, Sequestration, and Conversion</a>. Jin, F., He, L. -N., Hu, Y. H. , American Chemical Society. 1-46 (2015).</li>
<li>White, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-Driven+Heterogeneous+Reduction+of+Carbon+Dioxide%3A+Photocatalysts+and+Photoelectrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Light-Driven Heterogeneous Reduction of Carbon Dioxide: Photocatalysts and Photoelectrodes.</a> Chemical Reviews. 115 (23), 12888-12935 (2015).</li>
<li>Habisreutinger, S. N., Schmidtmende, L., Stolarczyk, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocatalytic+Reduction+of+CO2+on+TiO2+and+Other+Semiconductors%5BTitle%5D)+AND+%22Angewandte+Chemie+International+Edition%22%5BJournal%5D)">Photocatalytic Reduction of CO2 on TiO2 and Other Semiconductors.</a> Angewandte Chemie International Edition. 52 (29), 7372-7408 (2013).</li>
<li>Weinstein, L. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentrating+Solar+Power%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Concentrating Solar Power.</a> Chemical Reviews. 115 (23), 12797-12838 (2015).</li>
<li>Herrmann, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((TiO2+-based+solar+photocatalytic+detoxification+of+water+containing+organic+pollutants.+Case+studies+of+2%2C+4-dichlorophenoxyaceticacid+%282%2C+4+-+D%29+and+of+benzofuran%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Catalysis+B+Environmental%22%5BJournal%5D)">TiO2 -based solar photocatalytic detoxification of water containing organic pollutants. Case studies of 2, 4-dichlorophenoxyaceticacid (2, 4 - D) and of benzofuran.</a> Applied Catalysis B Environmental. 17 (1-2), 15-23 (1998).</li>
<li>Zeng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+effects+of+initial+water+content+and+heating+parameters+on+solar+pyrolysis+of+beech+wood%5BTitle%5D)+AND+%22Energy%22%5BJournal%5D)">Combined effects of initial water content and heating parameters on solar pyrolysis of beech wood.</a> Energy. 125, 552-561 (2017).</li>
<li>Zeng, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+solar+fuels+obtained+from+beech+wood+solar+pyrolysis%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Characterization of solar fuels obtained from beech wood solar pyrolysis.</a> Fuel. 188, 285-293 (2017).</li>
<li>Nguyen, T. V., Wu, J. C. S., Chiou, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreduction+of+CO+over+Ruthenium+dye-sensitized+TiO-based+catalysts+under+concentrated+natural+sunlight%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Communications%22%5BJournal%5D)">Photoreduction of CO over Ruthenium dye-sensitized TiO-based catalysts under concentrated natural sunlight.</a> Catalysis Communications. 9 (10), 2073-2076 (2008).</li>
<li>Guan, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoreduction+of+carbon+dioxide+with+water+over+K2Ti6O13%2C+photocatalyst+combined+with+Cu%2FZnO+catalyst+under+concentrated+sunlight%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Catalysis+A%3A+General%22%5BJournal%5D)">Photoreduction of carbon dioxide with water over K2Ti6O13, photocatalyst combined with Cu/ZnO catalyst under concentrated sunlight.</a> Applied Catalysis A: General. 249 (1), 11-18 (2003).</li>
<li>Han, S., Chen, Y. F., Abanades, S., Zhang, Z. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+photoreduction+of+CO2+with+water+to+CH4+in+a+novel+concentrated+solar+reactor%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Energy+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Improving photoreduction of CO2 with water to CH4 in a novel concentrated solar reactor.</a> Journal of Energy Chemistry. 26 (4), 743-749 (2017).</li>
<li>Roy, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+solar+fuels%3A+photocatalytic+conversion+of+carbon+dioxide+to+hydrocarbons%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Toward solar fuels: photocatalytic conversion of carbon dioxide to hydrocarbons.</a> ACS Nano. 4 (3), 1259-1278 (2010).</li>
<li>Li, D., Chen, Y. F., Abanades, S., Zhang, Z. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+activity+of+TiO2+by+concentrating+light+for+photoreduction+of+CO2+with+H2O+to+CH4%5BTitle%5D)+AND+%22Catalysis+Communications%22%5BJournal%5D)">Enhanced activity of TiO2 by concentrating light for photoreduction of CO2 with H2O to CH4.</a> Catalysis Communications. 113, 6-9 (2018).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

La luz de concentración reduce el área incidente de luz y requiere el uso de un catalizador en forma de disco o un reactor de lecho fijo para sostener el catalizador. Dado que la fuente de luz suele ser una lámpara de forma redonda, la forma del catalizador también debe ser redonda. Para obtener un disco redondo, es posible presionar el polvo en un disco comprimido o cambiar la lámina metálica en un óxido por anodización. El método de anodización utiliza electricidad para oxidar el metal a un semiconductor de óxido. Como...

La utilización de combustibles fósiles va acompañada de grandes cantidades de emisiones de CO2, contribuyendo en gran medida al calentamiento global. La captura, el almacenamiento y la conversión de CO2 son esenciales para reducir el contenido de CO2 en la atmósfera1. La fotoreducción de CO2 a hidrocarburos puede reducir EL2,convertir CO2 en combustibles y ahorrar energía solar. Sin embargo, el CO2 es una molécula extremadamente estable. Su enlace C-O posee una mayor energía de disociación (alrededor de 750 kJ/mol)2. Esto significa que el CO2 es muy difícil de activar y transformar, y sólo las luces cortas de longitud de onda con alta energía pueden ser funcionales durante el proceso. Por lo tanto, los estudios de fotoreducción de CO2 sufren de bajas eficiencias de conversión y tasas de reacción en la actualidad. La mayoría de las tasas de rendimiento de CH4 notificadas son sólo en varios niveles decata-1-1 en un catalizador TiO2 3,4. El diseño y la fabricación de sistemas fotocatalíticos con alta eficiencia de conversión y tasa de reacción para la reducción de CO2 siguen siendo un desafío.
Un área popular de investigación en catalizadores de fotoreducción de CO2 es ampliar la banda de luz disponible al espectro visible y mejorar la eficiencia de utilización de estas longitudes de onda5,6. En su lugar, en este manuscrito, tratamos de aumentar la tasa de reacción mejorando la intensidad de la luz. Como la fuerza motriz de una reacción fotocatalítica es la luz solar, la idea básica es utilizar la tecnología de concentración para aumentar la intensidad de la luz solar incidente y, por lo tanto, aumentar la tasa de reacción. Esto es similar a un proceso termocatalítico, donde la tasa de reacción se puede aumentar aumentando la temperatura. Por supuesto, el efecto de temperatura no se puede aumentar infinitamente, y también con la intensidad de la luz; un objetivo importante de esta investigación es encontrar una relación de intensidad o concentración de luz adecuada.
Este no es el primer experimento que utiliza tecnología de concentración. De hecho, ha sido ampliamente utilizado en la concentración de energía solar y tratamiento de aguas residuales7,8. Los biomateriales como el aserrín de madera de haya se pueden pirolizar en un reactor solar9,10. Algunos informes anteriores han mencionado el método de fotoreducción de CO2 11,12,13. Una muestra exhibió un incremento del 50% en el rendimiento del producto cuando la intensidad de la luz se duplicó14. Nuestro grupo ha descubierto que la luz de concentración puede aumentar la tasa de rendimiento de CH4 con un aumento de hasta 12 veces en intensidad. Además, el pretratamiento del catalizador antes de la reacción mediante la concentración de la luz puede aumentar aún más la tasa de rendimiento de CH4 15. Aquí, demostramos el sistema experimental y el método en detalle.

<table><tbody><tr><td>Lámina de Ti, 99.99%</td><td>Hebei Metal Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lámina de pt, 99.99%</td><td>Tianjin Aida Henghao Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fluoruro de amonio, 98%</td> <td>Aladdin</td><td>A111758</td> Glicol <td>sensible a la humedad</td></tr><tr><td>, >99.9%</td> <td>Aladdin</td><td>E103323</td><td></td></tr><tr><td>etanol anhidro>99.9%</td> <td>Aladdin</td><td>E111977</td><td></td></tr><tr><td>Acetona inflamable, >99.5%</td> <td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>200-662-2</td><td>Olor irritante</td></tr><tr><td>Ácido nítrico, 65.0%-68.0%</td><td>Hangzhou Shuanglin Chemical Co., Ltd.</td><td>231-714-2</td><td>Peróxido de hidrógeno sensible a la humedad</td></tr><tr><td>, 30 % en peso en H2O</td><td>Aladdin</td><td>H112515</td><td>Urea oxidativa fuerte</td></tr><tr><td>, 99%</td> <td>Aladdin</td><td>U111897</td><td></td></tr><tr><td>Agua desionizada, 99.00%</td> <td>Lámpara</td> Xe de <td></td><td></td>laboratorio</tr><tr><td>, CELHXF300/CELHXUV300</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Reactor de cilindro inoxidable, CEL-GPPC</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lente de Fresnel, MYlens</td><td>Meiying Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Papel de lija de malla 7000</td><td>Zibo Taichuan Abrasives Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Limpiador ultrasónico, SK2210HP</td><td>Shanghai Kedao Ultrasonic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Baño de agua termostático, DF-101S</td><td>Boncie Instrument Technology Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pinza de cocodrilo</td><td>Guangzhou Rongyu Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fuente de voltaje constante de CC, DY-150V 2A</td><td>Shanghai Anding Electric Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Horno de mufla, KSL-1200X</td><td>Hefei Kejing Materials Technolgy Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vidrio de cuarzo</td><td>Lianyungang Weida Productos de cuarzo Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Termopares, WRNK-191K</td><td>Feiyang Electric Accessories Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Agitador electromagnético, 85-2</td><td>Shanghai Zhiwei Electric Appliance Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bomba de vacío, SHB-IIIA Provincia de</td><td>Henan, Taikang Fábrica</td><td></td><td></td>de equipos de ciencia y educación</tr><tr><td>Cromatógrafo de gases, GC2014</td><td>SHIMAPZU</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HT-PLOT Q columna capilar</td><td>Hychrom</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Medidor de potencia óptica, CEL-NP2000</td><td>Beijing Zhongjiao Jinyuan Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Báscula electrónica, JJ124BC</td><td>Shanghai Jingtian Electronic Instrument Co., Ltd.</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

co2 photoreduction to ch4 performance under concentrating solar light

CO2 Photoreduction to CH4 Performance Under Concentrating Solar Light

Demostramos un método para la mejora de la fotoreducción de CO 2. Como la fuerza motriz de una reacción fotocatalítica es de la luz solar, la idea básica es utilizar la tecnología de concentración para aumentar la intensidad de la luz solar incidente. Concentrar una luz de área grande en un área pequeña no sólo puede aumentar la intensidad de la luz, sino también reducir la cantidad del catalizador, así como el volumen del reactor, y aumentar la temperatura de la superficie. La concentración de la luz se puede realizar por diferentes dispositivos. En este manuscrito, es realizado por una lente Fresnel. La luz penetra en la lente y se concentra en un catalizador en forma de disco. Los resultados muestran que tanto la tasa de reacción como el rendimiento total se incrementan eficientemente. El método se puede aplicar a la mayoría de los catalizadores de fotoreducción de CO 2, así como a reacciones similares con una baja tasa de reacción a la luz natural.

El sistema original del reactor fotocatalítico contiene principalmente dos componentes, una lámpara Xe y un reactor de cilindro sin acero. Para el sistema de reactor de luz de concentración, añadimos una lente Fresnel y un soporte de catalizador, como se muestra en la Figura1. La lente Fresnel se utiliza para concentrar la luz en un área más pequeña. Como la luz se ha concentrado, el catalizador debe colocarse en una zona iluminada; por lo tanto, el catalizad...

Presentamos un protocolo para mejorar el rendimiento de la fotoreducción de CO2 a CH4 mediante el aumento de la intensidad de la luz incidente a través de la concentración de la tecnología de energía solar.

We demonstrate a method for the enhancement of CO2 photoreduction. As the driving force of a photocatalytic reaction is from solar light, the basic idea ...

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la fotosíntesis artificial, como la fotorreducción de dióxido de carbono al metano. La tecnología de concentración no sólo puede aumentar la intensidad de la luz, sino también reducir la cantidad del catalizador, así como el volumen del reactor, al tiempo que aumenta la temperatura de reacción, aumentando así la tasa de reacción de fotorreducción. Aunque este método puede proporcionar información sobre la reducción fotocatalítica del dióxido de carbono, también se puede aplicar a otros sistemas como la concentración de la energía solar y el tratamiento de aguas residuales.Para preparar el dióxido de titanio por anodización disolver 0,3 gramos de fluoruro de amonio y dos mililitros de agua en 100 mililitros de glicol en un vaso de precipitados de 200 mililitros con un agitador para formar el electrolito. Coloque el vaso de precipitados con el electrolito en un baño de agua de 45 grados centígrados. Recortar la lámina de titanio con tijeras a 25 por 25 milímetros y luego pulir la superficie de la lámina de titanio con un papel de arena de malla 7000 para eliminar las impurezas de la superficie.Sumerja la lámina de titanio en un matraz volumétrico que contenga 15 mililitros de etanol y luego un matraz con 15 mililitros de acetona. Ahora trate la lámina durante 15 minutos con un limpiador ultrasónico. Saque la lámina de titanio, enjuáguela de tres a cinco veces con el agua ionizada y colóquela en un matraz volumétrico que contenga 20 mililitros de etanol.Prepare la solución de pulido en un vaso de precipitados de 100 mililitros como se describe en el protocolo de texto. Ahora retire la lámina de titanio del matraz de etanol, enjuáguela tres veces con el agua ionizada y colóela en la solución de pulido durante dos a ti minutos. Retire la lámina de titanio y lávela con el agua ionizada tres veces más.Utilice un clip de caimán anoides para sujetar la lámina de titanio pretratada y un clip de cátodo para sostener una lámina de platino. Coloque las dos láminas cara a cara en el electrolito a una distancia de dos centímetros entre sí. Encienda la fuente de alimentación de corriente estabilizada de corriente directa, ajuste el voltaje a 50 voltios y electrolice durante 30 minutos.Después de que la anodización haya terminado apague la energía y saque la lámina de dióxido de titanio. Sumerja la lámina de titanio en un matraz volumétrico que contenga 15 mililitros de etanol y luego transfiera a un matraz con 15 mililitros de acetona. Trate la lámina de titanio durante 15 minutos con un limpiador ultrasónico.Después del tratamiento, enjuague la lámina de titanio de tres a cinco veces con el agua ionizada y colóquela en un crisol de 15 mililitros. Ponga el crisol en un horno a 60 grados centígrados durante 12 horas para dejar que la lámina se seque. Una vez seca, calcine la lámina de dióxido de titanio en un horno de muflas bajo 400 grados Celsius durante dos horas con una tasa de calentamiento de dos grados Celsius por minuto.Para realizar pruebas catalíticas bajo la luz de concentración, limpie el reactor en forma de cilindro inoxidable con el agua ionizada. Luego séquelo en un horno a 60 grados Celsius durante 10 minutos para asegurar que no haya interferencias de otras fuentes de carbono. Después de secar en el horno, añadir dos mililitros de agua, un agitador y un soporte de catalizador al reactor.Coloque un vaso de cuarzo con vertidos en la parte inferior del soporte y coloque los catalizadores de dióxido de titanio en el centro del vidrio de cuarzo. Ahora coloque el orificio de la copa térmica a través de una abertura en la pared del reactor y en la superficie del catalizador. Agregue una lente Fresno en la parte superior del soporte y selle el reactor con una ventana de vidrio de cuarzo.Coloque el reactor en el aparato electromagnético y compruebe la estanqueidad del aire con nitrógeno. Alimentar el dióxido de carbono en el reactor a través de un controlador de flujo de masa y vaciar el reactor al menos tres veces para cambiar el gas en el reactor a dióxido de carbono. Coloque la lámpara de xenón dos centímetros directamente por encima del reactor.Encienda la lámpara de xenón y ajuste su corriente a 15 amperios y luego encienda el interruptor de agitadores magnéticos para iniciar la reacción. Registre el cambio de temperatura en la superficie del catalizador y en el gas. Analizar el producto cada hora utilizando cromatografía de gases equipada con el detector ionizado de llama y una columna capilar para la separación de carbonos hidroeléctricos con de uno a seis carbonos.Calcular el número de productos por el método de línea estándar externo. Antes de cuantificar el producto construir una curva estándar de metano. Aquí se muestra un dispositivo para concentrar la reducción fotocatalítica del dióxido de carbono.La caracterización XRD y SEM del catalizador demostró que el catalizador preparado era un nanotubo típico de óxido de titanio. Aquí se muestra el catalizador bajo luz natural. Bajo la luz de concentración el catalizador muestra algo de brillo.Aquí se muestra el patrón de difracción de rayos X, después de concentrar la irradiación de luz, para revelar los cambios en la estructura cristalina. La cristalinidad se mejora claramente después de la reacción bajo la luz concentradora. El rendimiento del metano se mide bajo luz natural y bajo la luz concentradora.Las tasas de reacción de metano en diferentes catalizadores mejoraron significativamente en las condiciones de concentración. El pretratamiento del catalizador con gas adecuado aumentaría aún más la tasa de producción de metano. Después de este procedimiento, se pueden realizar otros métodos como la fotocatálisis concentrada bajo la luz solar real con el fin de responder a preguntas de adición como la división fotocatalítica del agua, y la degradación de compuestos orgánicos volátiles bajo la luz solar real.Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para los investigadores en el campo fotocatalítico cómo mejorar el comportamiento de la fotorreducción de dióxido de carbono en un sistema fotoquímico. No olvide que trabajar con la luz de concentración puede ser extremadamente peligroso y las precauciones como googles siempre deben tomarse durante la realización de este procedimiento.

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Una estrategia general para el desarrollo de la carga de separación de semiconductores compuestos de nanocristales de despliegue para la producción de energía solar se presenta. Se demuestra que el montaje de donante-aceptor dominios de nanocristales en una geometría sola nanopartícula da lugar a una función fotocatalítica, mientras que para cargas masivas de heterouniones de donante-aceptor películas nanocristal puede ser utilizado para la conversión de energía fotovoltaica.

Captación de energía solar por medio de carga de separación nanocristales y sus sólidos

Un dispositivo integrado, la incorporación de una célula y triplete-triplete aniquilación solar de conversión ascendente unidad sensibilizada por colorante fue producido, proporcionando una mayor cosecha de la luz, de una sección más amplia del espectro solar. Con los niveles de irradiación modestos se demostró una respuesta mejorada de manera significativa a los fotones de baja energía, produciendo una cifra récord de mérito para las células solares sensibilizadas por colorante.

La integración de un Sistema de Up-conversión trío-triplete Aniquilación para Mejorar sensibilizado-Dye respuesta de células solares a la luz Sub-gap

El sulfuro de estaño (SnS) es un material candidato para células solares no tóxicas y abundantes en la Tierra. Aquí, demostramos el procedimiento de fabricación de las células solares SnS que emplean la deposición de capas atómicas, que produce una eficiencia de conversión de energía certificada del 4,36%, y la evaporación térmica, que produce un 3,88%.

Haciendo eficiencia Registro SnS Células solares por evaporación térmica y la deposición de capas atómicas

A continuación, se presenta un protocolo para la fabricación de células solares de película delgada orgánica utilizando un revestidor de troquel mini-ranura y relacionados caracterizaciones estructura en línea utilizando técnicas de dispersión de sincrotrón.

La fabricación de la impresión a granel heterounión células solares y In Situ Morfología Caracterización

Dos configuraciones de la 'Prueba de esfuerzo combinada con medición en situ' , que permiten el monitoreo en tiempo real de la degradación acelerada de las células solares y módulos, fueron diseñadas y construidas. Estas configuraciones permiten el uso simultáneo de humedad, temperatura, sesgos eléctricas e iluminación controlada independientemente como factores de estrés. Se presentan las configuraciones y diferentes experimentos ejecutados.

In Situ Monitoreo de la degradación de rendimiento acelerado de células solares y módulos: un estudio de caso para celdas solares de Cu (In, Ga) Se2

El doblete acromático en vidrio (ADG) Fresnel lente hace uso de dos materiales con diferente dispersión para reducir la aberración cromática y aumentar la concentración alcanzable. En este trabajo se presenta un protocolo para la caracterización completa de la lente de Fresnel de ADG.

Interior Evaluación Experimental de la eficiencia y el punto de irradiación de la doblete acromático en vidrio (ADG) lente de Fresnel para concentrar la energía solar fotovoltaica

Este trabajo ofrece un detallado procedimiento experimental para la deposición de una capa mesoporosa TiO2 utilizando un SbCl3Sb2S3 -solución complejo tiourea para aplicaciones en Sb2S3-sensibiliza las células solares. Este artículo también determina los factores clave que rigen el proceso de deposición.

Principales factores que afectan el rendimiento del Sb2S3-sensibiliza las células solares durante una Sb2S3 deposición via SbCl3-tiourea tratamiento de solución de complejo

Hemos incorporado directamente un tinte orgánico a base de estilbeno en un núcleo de cobaloxime para generar un diadido de catalizador fotosensibilizador para la producción fotocatalítica h2. También hemos desarrollado una configuración experimental sencilla para evaluar la producción de H2 impulsada por la luz mediante conjuntos fotocatalíticos.

Desarrollo de híbridos Fotosensibilizadores-Cobaloxime para la producción de H2 impulsada por energía solar en condiciones aeróbicas acuosas

Este trabajo describe el proceso completo de fabricación de dispositivos fotovoltaicos de temidio de selenio de cadmio delgado para una mayor eficiencia. El proceso utiliza un sistema de vacío en línea automatizado para la deposición de sublimación de espacio cercano que es escalable, desde la fabricación de dispositivos de investigación de área pequeña, así como módulos a gran escala.

Células solares Ultra-Thin CdSeTe/CdTe depositadas en el espacio cercano para mejorar la densidad de corriente de cortocircuito y la fotoluminiscencia

Este trabajo es una demostración y una guía para realizar y analizar internamente (con un instrumento de rayos X de laboratorio) experimentos in situ de GISAXS de tintas de secado en fotovoltaicas orgánicas con ranura-troquel de rollo a rollo.

Incidencia de pastoreo in situ Dispersión de rayos X de ángulo pequeño en recubrimiento rollo a rollo de células solares orgánicas con instrumentación de rayos X de laboratorio

Se presenta una técnica de síntesis para preparar el ZnCoS/ZnCdS sensible a la luz visible con fotocatalizador de estructura cristalina gemela y la técnica de prueba de reacción fotorredox, de su actividad fotocatalítica y selectividad en la evolución de H2 y la producción de benzaldehído.

Síntesis y evaluaciones de rendimiento de ZnCoS / ZnCdS con estructura cristalina gemela para fotocatálisis redox multifuncional en aplicaciones energéticas

Aprende a mejorar la fotoreducción de CO₂ a CH₄ mediante tecnología de concentración solar. Este protocolo utiliza dióxido de titanio preparado por anodización para aumentar la eficiencia en la conversión de dióxido de carbono.

CO₂ Photoreduction to CH₄ Performance Under Concentrating Solar Light

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