광전질을 사용하여 산화제 및 수소를 바카라 게임하는 효율적인 방법 개발

바카라 커뮤니티 (Nakabachi Ryoji 의장) (이하 "AIST"로 언급) Energy Technology Research Division [Research Division Director Haruhiko Ohara] Sayama Kazuhiro 수석 연구원 (및 Solar Energy Conversion Group의 연구원 인 Fuku Kojiro)은 Fourous Tungsten (WO)에서 일하고 있습니다₃) 등 라미네이트반도체 광 전극를 사용하여, 우리는 태양 에너지로 물을 분해하고 동시에 수소를 바카라 게임함으로써 다양한 고 부가가치 화학 물질을 효율적으로 바카라 게임하는 기술을 개발했습니다 (그림 1)

화학 물질로persulfuric acidyahypochochochlorous acid소금,과산화수소,주기산SALT, TETRAVALENTCE소금과 같은 산화제를 바카라 게임할 수 있습니다 태양 에너지를 화학 에너지로 수소 및 페르 설 이산으로 전환하고 저장하는 반응에서 거의 100%입니다선택성페르 설 르산으로 전환 될 수 있고 매우 비싸다태양 에너지 변환 효율(ABPE 효율 = 22%)가 달성되었습니다 이 기술은 수소 에너지와 다양한 유용한 화학 물질을 동시에 바카라 게임할 수있게되며, 태양 에너지를 사용하여 물 전기 분해의 전기 분해 전압을 크게 줄이며 향후 실용적 일 것으로 예상됩니다

이 기술에 대한 자세한 내용은 2015 년 3 월 15 일부터 17 일까지 요코하마 국립 대학교 (Kanagawa 현 요코하마시)에서 개최 된 82nd Electrochemical Society Conference에서 발표 될 예정입니다

그림 1 태양 및 광전자를 사용한 고 부가가치 산화제 및 수소의 바카라 게임

지속 가능한 사회를 건설하려면 재생 에너지의 효과적인 사용이 필수적이며, 가장 큰 태양 에너지의 사용이 중요합니다 공장의 광합성과 마찬가지로 태양 에너지를 화학 에너지로 직접 변환하고 저장하는 인공 광합성 기술은 최근 몇 년 동안 주목을 끌고 있으며, 수분 및 탄소 이종 가스에서 산소 및 유기물 물질을 합성하기 위해 산소 및 유기물 물질을 합성하기 위해 광촉매 산화물 파우더 및 광전자 물질의 사용에 대한 연구가 적극적으로 수행되고 있으며, 수상 및 산소 생성을 합성합니다 태양 전지만큼 효율적인 단순하고 저렴한 태양열 수소 바카라 게임 시스템이 식물 재배로 개발되면 수소 사회를 실현하고 에너지 문제를 해결하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다 그러나, 광촉매 및 광전자로부터 태양 에너지를 수소 에너지로 변환하는 효율은 여전히 ​​낮으며, 고성능과 경제성을 갖는 시스템의 개발이 필요했다

또한 다양한 화학 물질을 제조하는 데 엄청난 양의 화석 연료 에너지가 사용됩니다 에너지 절약 및 이산화탄소 (CO₂) 자유 링은 매우 중요한 문제입니다 (그림 2) 화학 제조에는 산화 환원 반응이 포함됩니다 태양 에너지를 사용한 광전자 화학 화학 제조 공정이 고효율 및 저전압으로 실현 될 수 있다면, 큰 에너지 절약 효과와 비용 절감을 제공 할 수 있으며, 이는 재생 가능한 에너지 사회의 건설에 큰 돌파구가 될 것이지만 이러한 고려 사항의 예는 거의 없었습니다

그림 2 (a) 현재 상태 및 (b) 유용한 화학 제조의 미래 관점

지금까지 AIST는 다양한 산화물 반도체를 사용하여 다공성 광전체를 사용하여 가수 분해 된 수소 바카라 게임에 대한 연구를 수행하고 있으며, 2012 년에는 산화물 세미 분해 세미 분해기 광 전극 (Aisode Press 발표 2012 년 3 월 12 일) 산소 생성보다 높은 양의 산화 환원 수준을 가진 화학적 반응이 진행될 수 있다면, 에너지 손실이 감소하고 수소 및 산화 생성물에 대한 태양 에너지 전환 효율이 예상 될 수 있습니다 그러나 환원 측에서의 수소 바카라 게임이 주목을 끌고 있지만 산화 측면은 낮았으며 산화 측면에서 고 부가가치 제품의 효율적인 바카라 게임에 대한 예는 거의 없었으며 성능은 낮았습니다

이 연구는 경제 산업의 일본-US 에너지 환경 기술 연구 및 표준화 협력 프로젝트 (일본 US 에너지 환경 기술 연구 협력)의 지원으로 수행되었습니다 (2010-2014)

이번에는 전기 전도성 유리로 만들기 위해 텅스테이트 이온이 포함 된 솔루션을 사용합니다스핀 코트11396_11574₄^-)에서 persulfuric acid (s₂O₈^2-), 수성 염 (NaCl)의 차아 염소산염 (Clo^-), 수성 탄산염 용액으로부터의 과산화수소 (H₂O₂), iodate (io₃^-)를 함유하는 수용액으로부터의 주기물 (IO₄^-), 3 개 세륨 소금 (CE³⁺)를 함유하는 수용액으로부터의 사형형 세륨 염 (CE⁴⁺) 등을 포함하는 수용액이 효율적으로 바카라 게임되었습니다 에스₂O₈^2-, clo^-, H₂O₂와 관련하여, 가장 높은 성능이 얻어졌습니다 io₄^-및 CE⁴⁺바카라 게임은 완전히 새로운 반응입니다 이러한 모든 반응은 산화 산소 생성 수준 (123V (RHE))보다 양의로 넓으며, 태양 에너지의 효과적인 사용을 초래합니다 특히, 페르 설 이산이 수성 황산에서 생성 될 때, 산소 생성은 관찰되지 않았으며, 페르 설 푸르 산으로의 산화 생성물의 선택성은 대략 100%였다 일반적으로, 21V 이상의 전압은 기존의 금속 전극과 의이 전기 화학적 반응을 진행하기 위해 이론적으로 필요하지만, 광 전극을 사용하면 반응은 06V에서 진행될 수있다 (도 4) 보조 전압을 적용하면서 태양 에너지를 수소와 페르 설 르산의 화학 에너지로 변환하고 저장하기위한 광전자의 공로의 수치 인 태양 에너지 전환 효율 (ABPE 효율)은 22%였다 이 수치는 이전보고 값보다 가장 효율적이며 약 16 배 더 효율적입니다 광 전극 대신 백금 전극을 사용하여 산화 반응을 수행했을 때, 2-3V의 전압이 적용 되더라도 페르 설 푸르 산이 거의 생성되지 않았으며 산소 가스 만 생성 되어이 반 전도체 광전자의 선택성이 우수하다는 것을 나타냅니다 도 1과 같이 반도체에 강한 산화력으로 구멍과 직접 반응하는 특정 메커니즘은 추정된다 3, 관여합니다

그림 3 광전질을 사용하여 유용한 화학 물질의 바카라 게임을위한 반응 메커니즘

그림 4 WO3광전질 (시뮬레이션 된 태양 조사 하에서)을 사용한 수소 및 페르 설리 산 바카라 게임의 전류-전압 특성

차아 염소산염은 또한 유용한 산화제이며, 특히 표백제 및 식수의 소독제로서 널리 사용된다 wo₃반도체 광 전극을 사용하여, 차아로 클로라이드 이온은 11 V 미만의 저전압에서 식염수로부터 생성 될 수 있습니다 또한, WO₃₄)라는 산화물 반도체로 만든 광전자를 사용하더라도 차아 염소산염은 저전압으로 생성 될 수 있습니다 전류 흐름에 대한 제품 선택성은 약 46%였다 차아 염소산염은 현재 거대한 전력 에너지 (14V 이상의 전해 전압)를 사용하여 직접 또는 간접 식염수 전기 분해에 의해 대량으로 바카라 게임되고 있습니다 광전질과 태양 에너지를 사용하여 차아 염소산염 바카라 게임의 전압 감소가보다 효율적으로 감소 될 수 있다면, 에너지 절약 효과가 예상 될 수 있습니다

게다가이 wo₃ya bivo₄수성 탄산염 용액을 사용할 때 물을 산화시켜 과산화수소를 바카라 게임할 수 있음이 밝혀졌습니다 전류 흐름에 대한 제품 선택성은 49%에 도달했습니다 과산화수소는 또한 강한 산화 전력을 가지며 사용 후 물만이기 때문에 매우 다양한 깨끗한 산화제로 사용됩니다 과산화수소는 주로 안트라 퀴논 방법을 사용하여 바카라 게임되지만 복잡한 제조 공정 및 다량의 유기 용매 사용과 같은 많은 문제가 있습니다 또한 IO₄^-및 CE⁴⁺바카라 게임 된 제품 선택성은 wo₃광 전극에서 각각 약 50% 및 40% -50%였습니다

바카라 게임 된 다양한 산화제는 유기 오염 물질 정제, 폐수 처리, 표백, 멸균, 소독, 청소 및 선택적 유기 전환과 같은 다양한 분야에서 사용될 수 있습니다 다른 위치에서 수용액에 존재하는 산화제를 분해함으로써, 고순도 산소가 또한 생성 될 수 있으며, 순수한 산소 가스의 농축 된 수집이 촉진 될 수있다 또한 산화제는 사용 후 원래 원료로 돌아갑니다 끝이없는 태양 에너지를 사용하여 깨끗한 물 용매에서 수소 에너지와 동시에 유용한 화학 물질을 제조하고 저장할 수있는이 시스템은 태양 에너지의 혁신적인 효과적인 효과적인 사용의 미래 잠재력을 명확하게 보여주는 획기적인 성과입니다

광전자의 태양 에너지 전환 효율을 향상 시키려면 광전류를 증가시키고 선택성을 향상 시키며 보조 전원 공급 장치 전압을 낮추어야합니다 이번에는 wo₃​​ya bivo₄우리는 이미 고 부가가치 화학 물질이 산화물과 같은 광전질로 바카라 게임 될 수 있음을 이미 확인했으며, 이는 반도체보다 태양 광에 더 널리 사용될 것으로 예상되며 현재 성능 향상을 고려하고 있습니다

또한 저렴한 유기 태양 전지를 사용하여 광전자의 보조 전원을 통합하는 독립적 인 시스템을 고려하고 있으며, 전체 시스템이 개선되고 최적화 될 수 있으며 수소 바카라 게임이 단순한 태양 전 세포-물 전기 분해 및 에너지 절약 식수 정제 시스템보다 저렴한 비용임을 보장하기 위해 연구를 수행하고 있습니다

◆ 반도체 광 전극

전도성 와이어를 플레이트와 같은 또는 필름 같은 반도체에 연결하여 제작 된 전극 빛에 반응하는 광전류는 도체를 통해 흐릅니다 그것은 또한 태양 전지로 사용될 수 있지만, 종래의 반도체 광 전극에서, 산화-환원 반응은 광 에너지에 의해 발생하는 전류에 의해 수행되며 화학 에너지로 전환되고 추출된다[참조로 돌아 가기]

◆ persulfuric acid

퍼 옥소 결합 (-o--), 과산화물 유형을 갖는 황산의 유도체 퍼 옥소 모노 설 푸르 산 (H₂so₅) 및 퍼 옥소 디 설페이트 (H₂S₂O₈)가 있습니다 일반적으로 과산화수소 및 황산으로 바카라 게임되거나 고전압에서 전해 바카라 게임이 생성됩니다 강력한 산화제이며 표백제 또는 세제로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 차아 염소 산

차아 염소산염 이온 (clo^-) 및 차아 염소산 염은 산화제, 표백제, 국소 소독제 및 소독제로 사용됩니다 혼합물은 수용액에 염소를 용해 시키거나 전해 식염수에 의해 합성된다[참조로 돌아 가기]

◆ 과산화수소

표백, 폐수 처리, 반도체 청소, 소독제, 소독제, 유기 합성 산화제 등으로 사용됩니다 희석 된 수성 용액은 산화물로 사용하여 상처에 대한 소독제로 사용됩니다 그것은 주로 안트라 퀴논 방법과 수소 및 산소로부터의 유기 물질의 산화 감소 반응에 의해 생성된다[참조로 돌아 가기]

◆ 주기성 산

기간 (io₄^-)는 요오드의 옥소 산의 한 유형이며 Perhalogenic acid입니다 그것은 강한 산화제이며 1,2- 디올의 절단 및 황화물의 산화와 같은 다양한 유기 합성 반응에 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ CE

4 차 세리륨 이온은 세발로 변경하면서 강한 산화 특성을 나타냅니다 다양한 산화 유기 합성 반응 및 세제에 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 선택성

광 전극에서 산소 및 산화제는 산화 생성물로 경쟁적으로 바카라 게임 될 수 있으며, 이는 전류 흐름에 비해 생성물의 비율을 나타냅니다 현재 효율성 또는Faraday또한 효율성이라고도합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 태양 에너지 변환 효율

변환 된 에너지 대 사건 태양 에너지의 비율을 보여줍니다 외부 바이어스 (조절 가능한 전압)를 사용한 광전자의 물 분해의 경우, 전기 에너지가 태양 에너지 외에 사용되므로 입력되는 전기 에너지의 양은 빼고 계산됩니다 이것은 ABPE 효율입니다 (응용 바이어스 광자 간 효율성)라고합니다 분해 된 물과 수소 및 산소 (방정식 1+2)와 분해 된 수소와 페르 설 푸르 산 (방정식 1+3)의 반응을 위해, 이론적 전기 분해 전압은 123V 및 212V이며, 낮은 전압 (아래의 다이어그램의 분홍색 부분)에서의 에너지는 화학 에너지로 전환됩니다 (ABPE : H₂, S₂O₈^2-)[참조로 돌아 가기]

태양 에너지 변환 효율을 계산하는 방법 (ABPE 효율)

◆ 스핀 코트

금속 이온을 함유하는 용액이 기판에 낙하 된 용액을 첨가하는 방법으로, 고속으로 기판을 회전시킴으로써 용매를 제거하고이를 가열하여 금속 산화물과 같은 박막을 형성한다[참조로 돌아 가기]