ナノ構造のFeCrAl酸化物の光電極
Ilina Kondofersky1, Alexander Müller1,2, Halina K Dunn1
1Department of Chemistry and Center for NanoScience (CeNS), Ludwig-Maximilians-Universität München , Butenandtstr. 5-13 (E), 81377 Munich, Germany.
Journal of the American Chemical Society
|January 9, 2016
まとめ
半導体FeCrAl酸化物フォトキャソードのための新しいソルゲル方法を開発し,太陽光駆動の水素生産を強化しました. マクロポラス電極は,触媒なしで光電解性能を大幅に改善しました.
科学分野:
- 材料科学
- 電気化学
- 再生可能エネルギー
背景:
- 効率的な光学カトドの開発は 太陽光発電による水素生産に不可欠です
- 半導体金属酸化物は,光電気化学の応用の可能性を持っています.
- FeCrAlオキシドは,これらのアプリケーションに有望な材料システムを提示します.
研究 の 目的:
- FeCrAl酸化物の光学カソードのためのソルゲル合成方法を開発する.
- メソとマクロポラスなFeCrAl酸化物層の光電解性能を調査する.
- 太陽光による水素の生産を最適化する.
主な方法:
- FeCrAl酸化物のソルゲル合成
- メソポラス層とマクロポラス層の製造
- 伝送電子顕微鏡 (TEM) とエネルギー分散型X線光譜 (EDX) を用いた特徴化.
- AM1.5照明下での光電解性能試験
主要な成果:
- 2つの形態において,FeとCrの豊富な相に分離が観察された.
- マクロポラスFeCrAl酸化物フォトキャソードは,光電解性能を大幅に向上させました.
- 最適化されたマクロポラス電極は,RHEに対して0.5Vで0.68mAcm−2の電流密度を達成した.
- 400 nmで28%のインシデント光子対電流効率 (IPCE) が触媒なしで記録された.
- 0. 75V対RHEで48. 5%の電子伝送効率が決定されました.
結論:
- 開発されたソルゲル法により,効率的なFeCrAl酸化物フォトカトドの合成が可能である.
- マクロポラス構造は,収集効率の向上により,光電解性能を大幅に改善します.
- この発見は太陽光発電による水素生産の材料の 重要な進歩を表しています
