افزایش تولید هیدروژن در پیل‌های خورشیدی

یکی از روش‌های پاک برای تهیه‌ی هیدروژن برای استفاده در خودروهای دارای پیل
خورشیدی، به‌کارگیری نور خورشید است که می‌تواند آب را به هیدروژن و اکسیژن تبدیل
کند. هم‌اکنون پیل‌های فتوولتائیک، پس از دریافت انرژی خورشید، الکتریسیته تولید می‌کنند
و پس از آن از الکتریسیته در شکافتن آب استفاده می‌کنند. به نظر می‌رسد فرایند
مستقیم یعنی جذب نور خورشید و استفاده‌ی مستقیم آن برای تولید هیدروژن کاراتر باشد
که این کار با پیل‌های الکتروشیمیایی نوری ممکن خواهد بود.

محققان دانشگاه UCSC از ترکیب دو روش برای ساخت این پیل‌ها استفاده کردند، یکی از
این روش‌‌ها دوپینگ عنصری و دیگری حساس‌سازی به نقاط کوانتومی می‌باشد. از ترکیب
این دو روش ماده‌ای ایجاد می‌شود که از آن به‌عنوان آند در پیل‌های الکتروشیمیایی
نوری استفاده می‌شود.

در کارهای قبلی، این گروه با ترکیب این دو روش توانستند عملکرد پیل‌های فتوولتائیک
را افزایش دهند؛ اما در این کار جدید آنها همین راهبرد را برای پیل‌های
الکتروشیمیایی نوری به کار گرفتند. این دو روش اثر متقابل مثبتی روی یکدیگر می‌گذارند،
این گروه تحقیقاتی موفق شدند تا مدل علمی را برای توضیح این رفتارها ارائه کنند. هر
چند هنوز به مطالعات تئوریک بیشتری برای درک بهتر این ساز و کارها نیاز است. این
درک به بهینه کردن فرایند کمک شایانی می‌کند.

دانشمندان ابتدا فیلم نازکی از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم ایجاد کردند و بعد روی
آن آرایه‌هایی از نانوسیم‌های دی اکسید تیتانیوم را به‌صورت عمودی رشد دادند. فیلم
نازک را با نیتروژن تقویت کرده، برای حساس‌سازی نقاط کوانتومی، نانوذرات سلنید
کادمیم به آن افزوده شد. این نانوساختار زمانی که به‌عنوان آند در پیل‌های
الکتروشیمیایی نوری مورد استفاده قرار گرفتند، کارایی بیشتری را به پیل‌های
الکتروشیمیایی نوری بخشیدند.