علم و فناوری

دستگاه فتوسنتز مصنوعی هوشمند

دستگاه فتوسنتز مصنوعی هوشمند

محققان دانشگاه “میشیگان” موفق به ساخت یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی شده‌اند که با گذشت زمان قادر است کارایی خود را بهبود ببخشد.

 به نقل از نیو اطلس، دستگاه‌هایی که روند طبیعی فتوسنتز را که در آن گیاهان از نور خورشید برای تبدیل آب و کربن دی اکسید به انرژی استفاده می‌کنند، تقلید می‌کنند، می‌توانند روزی به ما کمک کنند تا با تعدادی از مشکلات زیست محیطی مقابله کنیم.

دانشمندان اکنون نوع جدیدی از این فناوری را به نمایش گذاشته‌اند که نه تنها می‌تواند این فرآیند را برای تولید سوخت هیدروژن پاک تقلید کند، بلکه در حین استفاده دچار تغییرات مورفولوژیکی می‌شود که باعث می‌شود با گذشت زمان کارآمدتر شود.

این تحقیق توسط دانشمندان دانشگاه “میشیگان”(UM) و آزمایشگاه ملی “لارنس لیورمور” انجام شده است. محققان در حال کار روی یک دستگاه فتوسنتز مصنوعی بودند که از پیش ساخته شده بود. این دستگاه با استفاده از نور خورشید برای تجزیه آب شیرین و نمک و تولید هیدروژن برای استفاده در سلول‌های سوختی، نوعی تمیزتر از تولید هیدروژن را که معمولاً با استفاده از گاز طبیعی یا انرژی الکتریکی تولید می‌شود، نوید می‌دهد.

این دستگاه از سیلیسیم و گالیم نیترید ساخته شده است؛ موادی که معمولاً در الکترونیک و سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شوند و در مقایسه با بازده یک درصدی دستگاه‌های پیشین، بازده چشمگیر سه درصدی تبدیل نور خورشید به هیدروژن را ارائه می‌دهد. این دستاورد با برج‌هایی از گالیم نیترید بر روی یک پشتوانه سیلیکونی که نور خورشید را به الکترون‌های آزاد تبدیل می‌کند، محقق می‌شود و در نتیجه آب را به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌کند.

این نتایج در سال ۲۰۱۸ منتشر شده بود، اما دانشمندان برای درک بهتر از دلایل کارآیی بالای آن، مطالعه روی این دستگاه را ادامه دادند. آنها در جدیدترین مطالعه خود از طیف وسیعی از تکنیک‌های پیشرفته میکروسکوپی و طیف سنجی برای مشاهده مواد در حال استفاده بهره بردند و برخی از شگفتی‌ها را کشف کردند.

دستگاه فتوسنتز مصنوعی هوشمند

در حالی که انتظار می‌رود عملکرد دستگاه فتوسنتز مصنوعی طی چند ساعت با فرسودگی مواد کاهش یابد، اما این دستگاه با گذشت زمان کارآمدتر می‌شد. مشاهدات دانشمندان نشان داد که با استفاده از این سیستم، قسمت‌های بالای برج گالیم نیترید با جذب اکسیژن و به دست آوردن خواص جدید، مکان‌های جدیدی را برای تولید هیدروژن تشکیل داده و به ماده‌ای تبدیل می‌شود که به “گالیم اکسی نیترید” معروف است.

“فرانچسکا توما” نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: ما یک ویژگی غیرمعمول در این مواد کشف کردیم که باعث می‌شود کارایی و ثبات بیشتری داشته باشد. کشف ما یک تغییر دهنده واقعی بازی است. من هرگز چنین ثباتی را ندیده‌ام.

دانشمندان برای مراحل بعدی، آزمایش این ماده را به عنوان بخشی از یک سلول فتوالکتروشیمیایی کامل برای تجزیه آب در نظر دارند که شامل کاوش در مورد چگونگی ایجاد پایداری بیشتر در این سیستم با مواد مشابه است.

این مطالعه در مجله Nature Materials منتشر شده است.

برترین دانشگاه‌های جهان در مهندسی برق و الکترونیک رولز رویس و ساخت بزرگترین موتور هوایی

 

پلی لیست بهترین اهنگ های ایرانی 
آرش APآرمین زارعی
آرون افشارآصف آریا
احسان خواجه امیریاحمد سعیدی
احمد سلواشوان
افشین آذریامو بند
امید آمری امید جهان
امید حاجیلی امیرعباس گلاب
امیر عظیمی امیرحسین آرمان
امیر علی امین بانی
امین رستمی ایهام
ایمان غلامی بابک جهانبخش
ایوان بندبنیامین بهادری
بابک مافیبهنام صفوی
پازل بندبهنام بانی
پویا بیاتیحامد زمانی
حامد برادرانحجت اشرف زاده
حامد همایونحمید عسگری
حسین توکلیحمید هیراد
حمید حامیرامین بی باک
راغبرضا بهرام
رستاک حلاجروزبه بمانی
رضا شیریرضا صادقی
رضا یزدانیزانیار خسروی
روزبه نعمت الهیسهراب پاکزاد
سامان جلیلیسیروان خسروی
سیامک عباسیسینا سرلک
سینا پارسیانشاهین بنان
سینا درخشندهشهرام شکوهی
سینا شعبانخانیعلی اصحابی
شهاب مظفریعلی زند وکیلی
شهرام ناظریعلی عبدالمالکی
علی خدابندهعلی یاسینی
علی سفلیعلیرضا پویا
علی لهراسبیعلیرضا طلیسچی
علیرضا افتخاریعماد طالب زاده
علیرضا روزگار فاضل دریس
علیرضا قربانیفرزاد فرزین
فرزاد فرخکامران مولایی
فریدون آسراییگروه سون
گرشا رضاییماکان بند
مازیار فلاحیمحسن ابراهیم زاده
ماهان بهرام خانمحسن یگانه
مجید خراطهامحمد علیزاده
محسن چاوشیمحمد معتمدی
محمد اصفهانیمحمد گلزار
محمد لطفیمرتضی اشرفی
محمدرضا شجریانمسعود صابری
مرتضی پاشاییمسیح
مسعود صادقلومهدی احمدوند
مهدی آذرمهدی مقدم
مهدی جهانیمهدی یغمائی
مهدی یراحیمهران مدیری
مهراد جممیلاد بابایی
مهرزاد امیرخانیناصر زینعلی
ناصر پورکرمهمایون شجریان
هوروش بندندیم
یوسف زمانی

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.