Исследователи из Калькутты используют человеческие волосы для производства катодов для фотоэлементов

THJVN_HAIRИсследователи из индийского института научного образования и исследований (IISER) в Калькутте использовали человеческие волосы для создания экономически эффективных, неметаллическими катодов для применения их в фотоэлементах. Это первый случай, когда электрод биологического происхождения используется в качестве катода в квантовой точке для повышения чувствительности фотоэлемента.

В то время как неметаллические катоды, произведенные в прошлом, не имели такой же производительности как традиционные на основе металлов, производительность графитового пористого углеродного катода, созданного группой под руководством профессора Саяана Бхаттачариа с кафедры химических наук, была на уровне с металлическими катодами. Результаты были опубликованы в журнале Carbon.

«Графитовый пористый углеродный катод показывает впечатляющие результаты по преобразованию видимого солнечного света в электричество, которые гораздо выше, чем у коммерчески доступных катодов из активированного угля, и которые сопоставимы с обычно используемыми катодами из металлической платины и сульфидов металлов,» сказал профессор Бхаттачариа, являющийся ответственным автором статьи. «У наших «зеленых» катодов есть потенциал для снижения стоимости фотоэлементов.»

Было выявлено, что помимо своей высокой эффективности для преобразования видимого солнечного света в электричество, катод способен генерировать высокое напряжение холостого хода, такое же как у обычных катодов из платины и активированного угля. Тем самым обеспечивается более высокая эффективность преобразования энергии.

Дешевый и простой

Производство графитового пористого углеродного катода с использованием человеческого волоса также просто, быстро и недорого. В отличие от других синтетических пористых углеродов, для производства пор диаметром 2-50 нм не требуется никаких физических или химических процессов активации или шаблонов. Пористость наряду с высокой удельной площадью поверхности к объему играет важную роль в адсорбции-десорбции электролита.

Очищенные и сухие человеческие волосы сначала обрабатываются серной кислотой при 165 градусах С в течение 25 минут, чтобы достигнуть предварительной карбонизации. Затем их нагревают до различных температур в среде инертного газа в течение шести часов, чтобы провести карбонизацию и обеспечить более высокую электропроводность для эффективного переноса заряда.

Материал с высокой электрической проводимостью может быть получен путем карбонизации при более высокой температуре, но он не будет высокопористым.

«С повышением температуры поры разрушаются и пористость начинает снижаться. Таким образом, необходим компромисс между электрической проводимостью и пористостью,» сказал профессор Бхаттачариа. «Мы выяснили, что 850 градусов C является оптимальной температурой для получения высококаталитического графитового пористого углерода для изготовления эффективных «зеленых» катодов.»

Хотя были разработаны и другие методы получения пористых матриц углерода с использованием человеческих волос для суперконденсаторов, крупномасштабное производство пористого углерода с графитовыми краями и каталитически активными сторонами при всей легкости процедуры синтеза все еще являются редкостью.

 

Источник: http://www.thehindu.com/sci-tech/science/Kolkata-researchers-use-human-hair-to-produce-cathodes-for-solar-cells/article16069546.ece

Написать нам