پژوهشگران دانشگاه استنفورد موفق به ساخت فتوآند مقاوم در برابر خوردگی شدند که برای استفاده در پیل‌های فتوالکتروشیمیایی مناسب است. این پیل‌ها در اثر برخورد نور خورشید می‌توانند آب را شکسته و هیدروژن تولید کنند. این الکترود نیمه‌هادی جدید که مبتنی بر سیلیکون است دارای پوششی نازک از جنس نیکل بوده و می‌توان با استفاده از آن هیدروژن را به‌صورت انبوه تولید کرد.
ساخت نانوفتوآند با ۸۰ ساعت دوام در برابر خوردگی
نور خورشید می‌تواند مولکول‌های آب را شکسته و آن را به اکسیژن و هیدروژن تبدیل کند این فرآیند یک روش پاکیزه برای تولید انرژی است. مدت‌هاست که محققان به دنبال ساخت فتوالکترودهایی کارا برای استفاده در این فرآیند هستند. سیلیکون که به کررات در پیل‌های خورشیدی استفاده می‌شود گزینه چندان مناسبی برای این فرآیند نیست زیرا به مرور دچار خوردگی می‌شود.
دو سال قبل یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه استنفورد تلاش کردند که بر این مشکل فائق آیند؛ این گروه سطح الکترود را با لایه نازکی از جنس اکسید تیتانیم و ایریدیم پوشاندند. نتایج نشان داد که این الکترود می‌تواند ۸ ساعت بدون خوردگی اکسیژن و هیدروژن تولید کند. با این حال، این دوام برای استفاده تجاری کافی نبود و باید دوام این الکترودها بیش از این مقدار باشد. محققان تلاش برای یافتن جایگزین ارزان‌تر برای ماده گرانبهای ایریدیم را آغاز کردند.
این گروه تحقیقاتی در نهایت به فلز نیکل رسیدند. این فلز در برابر خوردگی مقاوم بوده، ارزان و پایدار است. نتایج نشان داد که این فلز می‌تواند تا ۲۴ ساعت بدون خوردگی فعالیت داشته باشد. محققان این پروژه نشان دادند که یک لایه نازک به ضخامت ۲ نانومتر از نیکل می‌تواند روی الکترود سیلیکونی از نوع n قرار گیرد و به‌عنوان کاتالیست در فرآیند شکستن مولکول‌های آب شرکت کند. این لایه نیکل پس از مجاورت با اکسیدسیلیکون تبدیل به اکسیدنیکل می‌شود که در نهایت ساختار NiOx/Ni/SiO/Si را به‌وجود می‌آورد. این ساختار در صورت تابش نور خورشید می‌تواند ولتاژ ۵۰۰ mV را ایجاد کند. این گروه نشان دادند که با افزودن مقداری لیتیم به محلول الکترولیت این پیل می‌توان پایداری الکترود را افزایش داد به طوری که بعد از ۸۰ ساعت کار، خوردگی در آن اتفاق نمی‌افتد. این نتایج بسیار جالب توجه است زیرا لیتیم عنصری است که به باتری‌ها برای بهبود عملکرد اضافه می‌شود.
نتایج این پژوهش در نشریه Science به چاپ رسیده است.
