Rao는 8 월 초 NSF로부터 3 년간 314,065 달러의 상을 받았으며 물에서 수소를 생성 할 수있는 전기 화학적 공정에 대한 저렴한 촉매를 개발했습니다. 그는 공동-프린스 조사자와 함께 일하고 있습니다n. Aaron Deskins, 새로운 상으로 화학 공학 부교수.
보조금은 2016 년에 $ 409,274 NSF 상을 보완하여 태양 전지를위한 새로운 저렴한 재료 개발에 자금을 지원하기 위해 RAO가 수행하고 있습니다슬롯 커뮤니티 Lyubov, 물리 조교수. 세 명의 연구원 모두 슬롯 사이트의 새로운 핵심 구성원입니다에너지 연구 그룹.
햇빛은 청정 에너지 원이지만 많은 문제가 광범위한 사용을 방해했습니다. 가장 중요한 것은 간헐적 인 성격입니다. 항상 햇볕이 잘 드는 것은 아니며 햇볕이 잘 드는 기간이 항상 전력 수요가 높은 것은 아닙니다. 또한 태양 에너지에서 생성 된 전기가 즉시 사용되거나 저장되지 않으면 낭비됩니다. 따라서 태양 에너지를 저장하는 실용적인 방법을 갖추어 필요할 때 사용할 수있는 것이 중요합니다.
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수소를 생산하고 저장하는 새로운 방법
왼쪽부터 Pratap Rao, PhD 학생 Lite Zho (재료 과학 및 공학) 및 Aaron Deskins는 태양 광 전 세포에서 실리콘을 대체 할 수있는 가능한 대체물로 테스트되는 재료의 샘플을 검사합니다.
최신 NSF 상을 통해 Rao와 Deskins는 전기 분해라는 공정을 통해 전기를 사용하여 수소와 산소 분자로 물을 분할하여 태양 에너지를 저장하는 다른 방법에 중점을 둡니다. 두 가스는 수요가 보증 할 때 전기를 생성하기 위해 연료 전지에서 나중에 재조합하도록 저장 될 수 있습니다. (수소는 비료와 화학 물질의 생산에 광범위하게 사용됩니다.)
전기 분해는 수소를 생산하는 가장 깨끗한 방법이지만 백금과 같은 많은 전기와 비싼 촉매가 필요하기 때문에 비용이 많이 듭니다. 이러한 이유로, 미국에서 생산 된 대부분의 수소는 증기 개혁이라는 공정을 통해 천연 가스로 만들어졌으며, 이는 저렴하지만 온실 가스 인 이산화탄소를 생산합니다.
Rao와 Deskins는 저렴한 전기 촉매의 발달을 통해 전기 분해 비용을 낮추는 방법을 모색하고 있습니다. (촉매는 화학 반응에 필요한 에너지를 줄이는 재료입니다. 전기 촉매는 화학 반응을 유발하기 위해 전기를 사용합니다.)
슬롯 사이트 팀은 단지 3 개의 원자 인 시트를 형성하는 경향이있는 결정질 물질 인 텅스텐 이황화와 같은 전기 촉매를 조사하고 있습니다. 태양 전지 또는 풍력 터빈과 같은 재생 에너지 원으로부터 생성 된 전기는 전기 전도성지지 물질을 통해 텅스텐 설파이드 시트로 옮겨 질 수있다. 전기는 시트의 촉매 적으로 활성 가장자리로 이동하여 물 분자로 옮겨져 산소와 수소로 분할됩니다..
연구팀은 전기가지지 재료에서 텅스텐 이황화 시트로 어떻게 전달되는지 분석하고 있습니다. Rao는“이것은이 분야에서 많은 관심을받지 못한 것입니다. “이전의 연구는 가장자리가 어떻게 반응을 일으키는 지, 그리고 전기가 텅스텐 이황화 내 가장자리로 어떻게 움직이는 지에 대해 어느 정도 중점을 두었습니다. 그러나 전기가 어떻게 전기가 텅스텐 이황화로 들어가는 방법에 대해서는 많은 연구가 없었습니다. 우리가 전기적으로 전기를 더 효율적으로 얻을 수있는 방법을 찾을 수 있다면, 우리는 완전히 전자적 분해 반응을 향상시킬 수 있습니다.
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저렴한 태양 전지 만들기
Lyubov Titova와 Pratap Rao는 Titova의 Terahertz Physics Lab의 Terahertz 분광학 기술을 검사하여 Rao와 그의 팀이 태양 광 발전 세포를 위해 개발하고있는 새롭고 효율적인 재료 내에서 충전의 행동을 측정하는 데 사용되는 Terahertz Physics Lab.
2016 NSF 상을 통해 Rao와 Titova는 제조하기 쉬운 태양 광 발전 세포를위한 새로운 재료 개발에 중점을두고 있습니다. Rao는“이것은 태양 전지를 훨씬 저렴하게 만들 수 있습니다. "저렴하다면 태양 전지의 가격이 여전히 너무 높아지는 개발 도상국을 포함하여 더 많은 장소에 태양 전지를 넣을 수 있으며 더 많은 사람들이 태양 에너지를 사용할 수 있습니다."
오늘날, 실리콘은 태양 전지에서 사용되는 주요 재료입니다. Rao는 풍부하고 효율적이며 내구성이 있기 때문에 좋은 자료라고 Rao는 지적합니다. 그러나 1,400º C 이상의 융점이 높기 때문에 실리콘 결정을 만들기 위해 상당한 에너지가 필요합니다.
슬롯 사이트 팀은 생산 비용이 저렴한 금속 산화물로 구성된 새로운 재료를 만들기 위해 노력하고 있습니다. 검사중인 재료는 약 500ºC에서 합성 될 수 있으며, 이는 태양 전지를 제조하기 위해 훨씬 적은 에너지가 필요하다는 것을 의미합니다. 또한 스프레이 페인팅과 유사한 공정을 통해 얇은 층으로 증착 될 수 있으므로 새로운 재료는 태양 전지를 더 간단하고 빠르게 제조하는 과정을 만듭니다..
기존의 박막 태양열 재료와 달리 새로운 재료는 비 독성 요소로만 구성됩니다. Rao는 효율성을 높이기 위해 기존 실리콘 태양 전지에 이러한 새로운 재료를 배치 할 가능성이 있다고 지적합니다.
그들이 여전히 기본 연구 단계에있는 동안 Rao는 그의 팀이 몇 가지 재료 조합을 테스트했으며 잠재적 구성 목록을 몇 가지 가능성으로 좁혔다 고 말했다. Titova는 Terahertz 분광법이라는 기술을 사용하여 햇빛에 흥분한 후 이러한 재료 내부의 전하가 초소형 시간 척도에서 어떻게 행동하는지 연구하고 있습니다. 이 지식은 이러한 재료가 전기를 어떻게 생산하는지 이해 하고이 과정의 효율성을 향상시키는 데 필수적입니다.
NSF 자금 외에도 태양 전지 재료 프로젝트는 Massachusetts Clean Energy Center (의 3 년 $ 68,885 보조금으로 지원되었습니다.http : //www.masscec.com) 2016 년. 슬롯 사이트 연구팀은 Boston College (Electrocatalysts Project) 및 Arlington의 텍사스 대학 (Solar Cell Materials Project)의 동료들과 협력하고 있습니다.
광촉매를 만드는 데 사용되는 슬롯 사이트 나노 에너지 실험실의 불꽃 보조 승화 장치..
나노 에너지 연구소에서 테스트되는 샘플 태양 광 발전 세포. 클립은 생성하는 전기를 캡처하고 있습니다.
PhD Student Binod Giri (기계 공학) 나노 에너지 실험실에서 불꽃 보조 증착 장치를 검사합니다.
PhD Student Tao Yan (Materials Science and Engineering) 연구 나노 에너지 연구소에 사용 된 재료의 나노 구조.
물리학 박사 과정 학생 Kateryna Kushnir, Left 및 Guangjiang Li 작업 Terahertz Physics Lab..
