微重力环境下高效太阳能氢气生产的实验方法

Chemistry

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Summary

最近在不来梅下降塔微重力环境中的光电半电池中实现了高效的太阳能-氢生产。这里,我们报告制造半导体电催化剂装置的实验程序,在落体胶囊的实验设置的细节和自由落体期间的实验序列。

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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).

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Abstract

长期空间飞行和Cis-lunar研究平台需要一个可持续和轻型的生命支持硬件,可以在地球大气层之外可靠地使用。所谓的"太阳能燃料"装置,目前为地面应用而开发,旨在实现地球上的可持续能源经济,为国际空间上现有的空气振兴装置提供了有前途的替代系统站(ISS)通过光电化学分水和氢气生产。在重力降低的环境中,水(光-)电解的一个障碍是缺乏浮力,因此,气体气泡从电极表面释放受阻。这导致在电极表面附近形成气泡泡沫层,导致由于基材和产品与电极的转移量减少,导致欧姆电阻增加,细胞效率损失增加。最近,我们展示了在微重力环境下高效生产太阳能氢气,采用一种集成半导体-电催化剂系统,其类型为磷化钠作为光吸收器和电催化剂。通过纳米利用阴影纳米层光刻对电催化剂进行纳米结构,从而在光电极表面产生催化"热点",可以克服气泡凝聚和质量转移的局限性,并展示出高效的氢气在减少引力的高电流密度下生产。在这里,实验细节描述了这些纳米结构装置的制剂,并进一步介绍了在9.3秒自由落体期间在不来梅下降塔实现的微重力环境中测试的程序。

Introduction

我们在地球上的大气层是通过氧光合作用形成的,这是一个有23亿年历史的过程,将太阳能转化为富含能量的碳氢化合物,释放氧气作为副产品,并使用水和CO2作为基质。目前,在半导体-电催化剂系统中,遵循催化和电荷转移的能能Z方案概念的人工光合系统,迄今的太阳对氢转换效率为19 %1、2、3。在这些系统中,半导体材料被用作光吸收剂,并涂有薄而透明的电催化剂层4。全球寻求使用氢和长链碳氢化合物的可再生能源系统,为替代燃料供应提供了极好的候选者,从而推动了该领域的密集研究。在长期空间飞行任务中也面临类似的障碍,因为不可能从地球上再补给资源。需要可靠的生命保障硬件,采用高效的空气振兴装置,每年为每位机组人员提供约310公斤的氧气,但不包括舱外活动5。一种高效的太阳能分水装置,能够产生氧气和氢气,或减少太阳能辅助的二氧化碳,在单片系统中,将为ISS目前采用的技术提供一条替代的、较轻的途径:空气振兴装置由一个带碱性电解器的分离系统、固体二氧化碳浓缩器和一个用于减少CO2的萨巴蒂埃反应堆组成。

前所未有的是,我们在微重力环境下实现了高效的太阳能-氢生产,在不来梅下降塔(德国ZARM)6的自由落体过程中,自由落体9.3s提供。利用p型磷化作为半导体光吸收剂7,8涂有纳米结构的电催化剂,我们克服了基板和产品质量转移的限制,从光电极表面和在光电极表面,这是一个障碍,在降低重力环境,由于缺乏浮力9,10。阴影纳米层光刻11、12直接在光电极表面的应用,使氧化铝催化"热点"的形成,防止了氢气气泡的凝聚和电极表面附近形成泡沫层。

本文提供p-InP光电极制备的实验细节,包括表面蚀刻和调理,然后应用阴影纳米圈光刻在电极表面和光电极位置纳米粒子通过聚苯乙烯球体。此外,还描述了不来梅投落塔滴舱的实验设置,并提供了自由落体9.3级实验序列的细节。每次跌落前后的样品安装和处理,以及滴落舱及其设备的准备,以操作照明源、电位器、快门控制和摄像机。

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Protocol

1. p-InP 光电极的制备

  1. 使用单晶 p-InP (方向 (111 A),锌掺水浓度 5 × 1017厘米-3) 作为光吸收器。对于背部接触准备,在晶圆背面蒸发 4 nm Au、80 nm Zn 和 150 nm Au,并将其加热到 400°C 60 s。
  2. 应用 Ag 粘贴将欧米触点连接到薄板 Cu 导线上。将导线螺纹到玻璃管上,将样品封装起来,并使用黑色、耐化学性环氧树脂将其密封到玻璃管中。
  3. 为了去除原生氧化物,蚀刻 0.5 厘米2抛光的 p-InP 表面 30 s 在 10 mL 的溴/甲醇溶液 (0.05 % w/v),用乙醇和超纯水冲洗表面,每次 10 s,并在氮通量下干燥样品。从有机杂质水平低于50ppb的超纯水和分析级化学品中制备溶液。
    注意:溴在吸入时引起急性毒性、皮肤腐蚀和急性水生毒性。佩戴安全眼镜、手套和实验室外套等防护设备。在烟罩下工作。甲醇是易燃的,引起急性毒性(口腔、皮肤和吸入),已知会导致特定目标器官毒性。佩戴防护设备,如安全眼镜、手套和实验室外套。在烟罩下工作。
  4. 随后,在标准的三电极电位排列中,对p-InP电极光化学进行化学条件。在手术过程中,使用带有石英窗的硼硅酸盐玻璃电池作为光电化学电池,以便使用白光钨卤素灯(100 mW/cm2)照亮样品。
  5. 使用校准的硅参考光电二极管调整光强度。
  6. 制备 0.5 M HCl 溶液,并在光电化学电池中清除 5.0 纯度的氮,15 分钟。
  7. 在 -0.44 V und ±0.31 V 之间使用电位动力学循环,扫描速率为 50 mV s-1,持续 50 个周期,以光电子化学方式在连续照明下对样品进行化学条件。
    注意:盐酸会导致严重的眼部损伤、皮肤腐蚀,对金属有腐蚀性。此外,它具有特定的目标器官毒性后,单次接触。佩戴防护设备,如安全眼镜、手套和实验室外套。在烟罩下工作。

2. 制造纳米结构

  1. 使用阴影纳米圈光刻(SNL)11,12用于在p-InP光电极上形成纳米结构。为了在p-InP电极上创建聚苯乙烯掩膜,获得浓度为5%(w/v)的784nm聚苯乙烯(PS)的单分散珠,并将其溶解在超纯水中。
  2. 要获得600μL的最终体积,将聚苯乙烯珠分散的300μL与含有1%(w/v)苯乙烯和0.1%硫酸(v/v)的乙醇300μL混合。
  3. 使用带弯曲尖端的巴斯德移液器将溶液涂在水面上。为了增加单晶结构的面积,轻轻转动培养皿。仔细分配溶液,用 hcp 单层覆盖 50% 的空气-水接口。在下一个准备步骤中,留出位置进行应力放松,避免在晶格上形成裂纹。
  4. 用准膜保护光化学调节p-InP电极的Cu线。将它们小心地贴在浮动封闭的 PS 球形掩码下,小心地将它们贴在显微镜幻灯片上,防止样品旋转。用移液器和蒸发轻轻去除残留的水,使面罩随后被沉积在电极表面。
  5. 将电极从培养皿中拿出来,用 N2轻轻干燥表面。将电极存放在氮气下,直到光电极位置(例如,在干燥器中)。
    注: 协议可以在这里暂停长达一周。

3. 纳米粒子的光电极定位

  1. 对于通过PS球面膜沉积的纳米粒子的光电化学沉积,将电极置于含有5 mM RhCl 3、0.5M NaCl和0.5%(v/v)2丙醇的电解质溶液中,并在W-I灯(100mW/cm2)同时照明下应用Vdep ± ±0.01 V的恒定电位。电化学规格,如电化学电池、参考电极和反电极,与光电化学调理程序相同。
  2. 用超纯水冲洗光电极,并在N2的温和流下干燥。
  3. 为了从电极表面取出PS球体,将电极在轻柔搅拌下放置20分钟,放入带10 mL的苯(电极应覆盖苯)。随后,用丙酮和乙醇冲洗电极,每次20s。
  4. 在工艺压力分别为0.16 mbar、65 W和 O2和 Ar 的 2 sccm 和 1 sccm 下,通过 O2-等离子清洁 6 分钟从表面清除残余碳。
  5. 在滴塔测试前一周准备样品,并储存在N2大气层下进行黑暗实验(例如,在手套袋或干燥器中)。
    注:协议可以在这里暂停约1-2周。

4. 微重力中的光电化学实验

  1. 对于微重力环境的实验,请联系主要落塔设施之一(例如德国不来梅应用空间技术和微重力中心)。
    注:通过采用弹射系统,可以在ZARM产生9.3s的微重力环境,最低g级接近10-6米-2-13。液压控制的气动活塞缸系统用于从塔底向上发射下降舱(图1A)。在自由落体期间,胶囊再次减速在放置在气缸系统的容器中。
  2. 使用双腔光电化学电池(每个电池的填充体积:250 mL)进行光电化学实验,以便在微重力环境中并行进行两项实验。每个电池的前部应包含一个光学石英玻璃窗(直径:16 mm),用于照亮工作电极(参见图1B)。
  3. 在每个电池中采用三电极布置,用于在 HClO4 (1 M) 中使用 Pt 计数器电极和 Ag/AgCl (3 M KCl) 参考电极进行光电化学测量。在电解质中加入 1% (v/v) 异丙醇,以降低表面张力并增强气泡释放。使用 W-I 白色光源通过光学窗口照亮每个单元室。
    注意:浓缩高氯酸是一种强氧化剂。氧化形成的有机、金属和非有机盐对冲击敏感,存在巨大的火灾和爆炸危险。戴上安全眼镜、手套和防护实验室外套。在烟机罩下工作,并尽量减少台面存储时间。
  4. 对于气泡调查,通过光学镜和分光器(例如,正面的彩色摄像机和侧面的单色摄像机,参见图 1)将两个摄像机连接到每个电池,以记录实验自由落体期间气泡的演变。对于每个放置,将记录的数据存储在放置胶囊中的集成板计算机上。以帧速率(例如 25 fps(彩色摄像机)和 60 fps(单色摄像机))录制单张图片。
  5. 滴舱配有几块板(图1)。将光电化学设置和摄像机安装到光学板上,并将其连接到胶囊中的一个中间板上。使用剩余的板安装附加设备,如电位器、光源、快门控制和板机。在胶囊底部板上安装电池电源,在自由落体期间为设置供电(图1)。
  6. 为在微重力环境中应控制和执行的实验步骤编写自动下降序列。程序应在每次删除之前启动。到达微重力环境后,该序列应自动启动相机、照明源和电化学实验,持续时间为 9.3 s,同时使用气动系统将工作电极浸入电解质中(参见图 1,表 1)。
  7. 在光化学测量(例如,循环伏特测量和时间测量)中对样品进行光辅助氢生产的调查。
    1. 通过胶囊中的两个电位器控制电化学参数。为了在 J- V 测量中获得最佳分辨率,请使用 218 mV/s 到 235 mV/s 的扫描速率 (dE/dt),以便在循环伏数实验中运行 3 个扫描周期,使用 ±0.25 V 到 -0.3 V 的电压范围Ag/AgCl (3 M KCl) 的电压范围。使用初始电位,Ei = ±0.2 V vs Ag/AgCl (3 M KCl) 和精加工电位,Ef = ±0.2 V vs Ag/AgCl (3 M KCl)。要比较记录的 J-V 测量值,请对每个实验进行第二次扫描周期进行分析。
    2. 在时间调节测量中,使用生成的微重力环境 9.3 s 的时间尺度来记录样品产生的光电流。应用 -0.3 V 到 -0.6 V 与 Ag/AgCl (3 M KCl)相比的潜在范围,以比较产生的光电流。
  8. 在每个液滴结束时,当液滴胶囊再次减速到零速度时,使用滴落序列让样品从电解质中取出,相机、电位器和照明源关闭。
  9. 从减速容器中取回胶囊后,拆下胶囊保护罩。从气动气动中取出样品,用超纯水冲洗,并在温和的氮通量下干燥。将它们储存在N2大气层下,直到进行光学和光谱调查。
  10. 在两个细胞中交换电解质,确保所有仪器的功能,然后再为细胞配备新的样品,并准备胶囊进行另一次滴试验。

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Representative Results

通过HCl中的循环极化对样品进行连续光电化学调理,在Br2/甲醇中蚀刻p-InP表面30s,在文献中得到了很好的证实和讨论(例如,由舒尔特和莱韦伦茨(2001)14、15)。蚀刻过程去除表面残留的原生氧化物(图2),HCl中的电化学循环进一步使细胞性能的填充系数显著增加,同时p-InP的平坦带移位从+0.56 V到+0.69 V15。此外,HCl光影中循环极化期间的被动层形成可保护InP表面免受阳极腐蚀。经过调理程序后,在p-InP表面的784nm聚苯乙烯胶质纳米球的自组装用于形成胶体颗粒单层,在Rh沉积过程中进一步用作平版面膜(图3A,B)。图 3B显示了删除 PS 球体后光电极的 AFM 图像。SNL 的应用产生了纳米尺寸的二维周期性 Rh 结构,在金属透明 Rh 薄膜中具有均匀的孔阵列。高分辨率AFM图像(图3C)显示了六边形单元单元结构,图3D中可识别的Rh的横截面剖面剖面,表明在p-InP表面均匀分布,高度约为10nm,形成催化层。使用组合的高分辨率 TEM 和 FFT 分析来确定晶格平面间距,即表示倒数晶格空间的衍射点的距离。我们的计算表明,晶格平面的顺序为 2.17 到 2.18 Ω,验证了沉积的菱形的 (111) 立方结构(图 4)。X射线光电子光谱显示,纳米结构p-InP-Rh电极包含InOx/POx层,在128.4 eV时较大的InP信号提供了证据。这并不奇怪,因为删除 PS 球体导致开放 InP 区域;在这里,InP 直接暴露在环境中(即空气和电解质(图 5)。

微重力环境已证明对自1960年代以来已知的水电解有重大影响,而且重力降低对气泡和落水运动的影响有充分记录(例如,见参考文献16)。特别是在为空间旅行开发生命支持系统的框架内开展了研究,该系统包括水电解部件。

迄今为止,在"黑暗"实验中,对微重力环境下的水电解进行了研究,结果在靠近电极表面的地方形成了稳定的气泡泡沫层,而伴随的欧姆电阻在酸性和碱性电解质17、18、19中呈线性上升,达到泡沫层厚度。此外,气泡的直径增加,气泡附着在膜上,分离两个半细胞20,21。此外,还证明气泡引起的微对流在微重力环境中占主导地位,8、21,表明基板水向电极表面的质量转移控制着水电解过程,在正常重力条件下由电极反应22控制。

这里采用的纳米结构p-InP-Rh光电极通过SNL制造可以克服这个问题:光电流电压测量显示,在1M HClO4的地面测试样品和在不来梅下降塔9.3秒微重力环境中测试的样品(图6A,B)6之间没有显著差异。J-V特性(图6A),此外,纳米结构样品的计时测量(图6B)在地面和微重力环境中几乎相同。开路电位(VOC)的差异归因于光电极的性能差异,如上所示6。SNL在p-InP表面引入的催化"热点"允许在光电极表面的不同点形成气泡,防止气泡凝聚,提高气泡释放的收率。在电解质中加入 1% (v/v) 异丙醇可进一步降低电解质的表面张力,也导致偏向的气泡脱离电极表面。

Figure 1
图1:微重力环境下电化学实验实验设置方案。图像显示了在滴舱(B) 的第二个平台上配备的滴胶囊 (A) 和光电化学设置的详细信息。胶囊包含自由落体期间电源的电池(平台5)、用于实验控制的胶囊控制系统(平台4)、两个W-I光源和一台板式计算机(平台3,见材料表)、包括四台数码相机(平台2)的光电化学装置,以及两个电位器和两个快门控制箱(平台1)。光化学装置(平台2)中的四台数码相机允许通过分束器和从侧面通过反射镜记录每个电化学电池前部在光电电极上的气泡形成。光电极通过细胞前面的分束器进行照明。通过气动提升斜坡,光电极在达到微重力条件之前立即浸入电解质中。这个数字已被修改从布林克特等人(2018)6 。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 2
图 2:在曲面修改步骤之前和之后,对攻攻模式 AFM 曲面的地形图像。面板A显示了改性程序前的 p-InP 表面,(B) 在溴/甲醇溶液中蚀刻后,HCl. (D) 中对样品进行直方图分析后,对 p-InP 样品(蓝线)上梯田的高度分布进行直方图分析,在溴/甲醇(黄线)中蚀刻后,在 HCl(红线)中进行调理后。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 3
图3:应用阴影纳米圈光刻后p-InP表面的攻丝模式AFM地形图(见材料表)。 B,C)在两次放大倍率下沉积和去除聚苯乙烯颗粒后的表面。(D) 在电极表面上生成三个不同点的高度轮廓,以便进一步描述沉积的 Rh 网格。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 4
图4:不同放大倍率对p-InP电极上光电沉积的铬颗粒的高分辨率TEM分析(见材料表)。2D-Fourier 变换图像显示了相应的衍射模式,晶格平面间距为 2.2 Ω (111),通常用于立方结构。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 5
图5:纳米结构p-InP-Rh光电极的X射线光电子光谱。A) 在 3d 核心级别;(B) P 2p 核心级别和 (C) Rh 3d 核心级别.线条下的颜色编码是指图例中所示的相应合成。这个数字已被修改从布林克特等人(2018)6 。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 6
图6:微重力环境下光电化学实验结果。A) 在 1 M HClO4中,在地面(1 g、红色)和微重力环境(10-6 g,蓝色)中对纳米结构 p-InP-Rh 光电极进行 J-V 测量,在 70 mW/cm2照明下,使用 W-I 灯在电解质中添加 1%(v/v) 异丙醇。地面和微重力条件下纳米结构样品的VOC差异取决于光电极的性能差异,如上文所示。B) 在 1 M HClO 4 中,在 1 M HClO4中,在地面(红色)和微重力环境中(10-6 g,蓝色)中纳米结构 p-InP-Rh 光电极进行计时测量,在 70 mW/cm2照明下,使用 W-I 灯在电解质中添加 1% (v/v) 异丙醇。应用电位设置为 -0.09 V vs RHE。测量结束时信号噪声比增加是由于9.3 s后下降胶囊减速。请点击此处查看此图的较大版本。

表1:不来梅下降塔微重力环境下光电化学制氢生产氢气的详细实验序列。此表已由 Brinkert 等人 (2018)6修改。请点击此处下载此文件。

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Discussion

对于光电极的制备,在使用氮气约 10 - 15 分钟之前,尽量减少蚀刻和调理过程之间的氧气暴露,并清除 0.5 M HCl 非常重要。样品经过调节后,可在15 mL锥形管中的氮气下储存几个小时,以便样品输送和/或聚苯乙烯颗粒掩膜的制备时间。为了实现电极基板上PS球体的均匀排列,在水面上形成可观察到的连续反光膜的PS球体必须连续屏蔽。一旦面膜形成,连续的紫光电极步骤应在2 - 3小时内进行。电极上同质单层PS球体的最佳结果是通过缓慢的水蒸发,而不是通过移液小心去除水。面膜在电极表面上稳定数天,但建议直接光电极。重要的是,带有PS掩膜的电极在水性RhCl3溶液中放置,并在沉积后取出,以防止PS球体溶解。为了去除由于应用SNL和从电极表面去除PS球体而产生的光电极残留物表面氧化物,建议在去除聚苯乙烯颗粒后,按照上述相同的协议,在HCl中重复循环极化步骤约10个循环。

对于自由落体9.3s期间的光电化学测量,必须考虑一些方面。实验的时间安排至关重要,在将带有实验设置的落子舱转移到落塔之前,必须在地面条件下对程序化的落子序列进行仔细测试。在关闭胶囊之前,建议进行最终设备检查,确保电位器和光源打开,并从胶囊中取出额外的螺钉和工具。在自由落体期间,胶囊中的非安全物品很容易破坏实验设置。

测量落塔内光电流电压行为的一个重要参数是必须调整到摄像机镜头的光强度:如果通过连接到电池的摄像机同时记录气泡演化行为,则 >70 mW/cm2的直接照明排除了光电化学电池前部记录气泡;入射的光使透镜百叶窗。因此,自由落体期间的电极图像只能在光强度为 70 mW/cm2时从电池正面进行记录和评估,无需进一步应用镜头保护。在光电子化学测量设计中,还要考虑9.3s的实验时间;对于 J- V 测量,使用 218 mV/s 到 235 mV/s 的扫描速率 (dE/dt) 在循环伏特测量实验中允许大约 3 个扫描周期。为了比较记录的 J-V 测量值,建议对每个实验进行第二次扫描周期进行分析。

鉴于不来梅下降塔具有10-6克的优异微重力质量,在录像中分析气泡形成是可能的,由于飞机的额外机械运动(即g-抖动)21,在抛物线飞行的水电解实验中,这种分析更加困难。在自由飞行期间使用板机进行数据存储已被证明是一个足够的替代方案(见材料表)。

总之,阴影纳米圈光刻是直接在半导体表面引入电催化剂纳米结构的一种简单而有价值的工具 - 可以使用各种聚苯乙烯颗粒尺寸来改变光吸收器表面催化活性位点的大小。不同的电催化剂沉积过程,如(光-)电催化剂的电镀和蒸发,允许催化形状的变化。该方法通过在光电极表面形成电催化活性"热点",在微重力环境中有效产生光助氢的装置。虽然在微重力环境中进行长期研究,以调查和优化器件的稳定性,以在空间环境中应用,p-InP已被证明是一种稳定的光阴极材料在地面条件下引入TiO2保护层,防止光腐蚀的材料23。

我们表明,诸如应用空间技术中心的不来梅滴塔和微重力(ZARM)等落子塔设施是极好的微重力设施,可以调查这些装置在自由落体时的光电催化性能。它们为国际空间站提供了一个方便、低成本的替代方案,其微重力质量高,时间范围为9.3s。因此,此处报道的实验集为研究进一步的光电化学半细胞反应和在减少重力环境中进行无辅助水分裂和CO2减少的设备提供了一个理想的起点,以开发和优化长期空间旅行和地面应用的生命支持硬件。

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Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

K.B. 承认德国国家科学院利奥波迪纳研究金项目的资助,向LPDS 2016-06和欧洲航天局提供赠款。此外,她还要感谢利奥波德·萨默博士、高级概念小组、艾伦·道森、杰克·范龙博士、加博尔·米拉辛博士和罗伯特·林德纳博士(ESTEC)、罗伯特-扬·努尔达姆博士(注记)和哈里·格雷教授(加州理工学院)的大力支持。M.H.R.感谢内森·刘易斯教授(加州理工学院)的慷慨支持。K.B.和M.H.R.感谢加州理工学院贝克曼研究所和分子材料研究中心的支持。PhotoEChem团队非常认可德国航空航天中心(德国航空中心)为 50WM1848 项目提供的资金。此外,M.G. 还认可来自广东创新与创业团队项目的资助,该计划名为"光电器件光管理的质子纳米材料与量子点"(No. 2016ZT06C517)。此外,作者团队对ZARM团队的努力和支持给予充分肯定,包括迪特尔·比肖夫、托斯滕·卢茨、马蒂亚斯·迈耶、弗雷德·奥特肯、扬·西默斯、马丁·卡斯蒂略博士、马格达莱娜·索德博士和托尔本·科内曼博士。它还感谢与福田大学(前田大学)、松岛浩司教授(北海道大学)和斯洛博丹·米特罗维奇博士(林研究)进行的启发性讨论。

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

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References

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