بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به ملاحظات سیاسی و اتمام پذیر بودن منابع سوختهاي فسیلی و همچنین مشکلات عدیده زیست محیطی سوخت هاي فسیلی که در سال هاي اخیر به شدت گریبان گیر جوامع بشري بوده است لزوم دستیابی به منابع جدید انرژي تجدیدپذیر امري ناگزیر خواهد بود. با رشد علم و صنعت و با توجه به دورنگاه توسعه دانش بشري می توان پیش بینی کرد که هیدروژن سوخت آینده جوامع بشري خواهد بود. چراکه هیدروژن به عنوان یک سوخت پاك سبب میشود که امکان مهار انرژي هاي تجدید پذیر فراهم گردد.
یکی از روشهاي تجدیدپذیر تولید هیدروژن تجزیه آب با استفاده از نورخورشید میباشد که امروزه نظر بسیار از محققان را به خود جلب کرده است. در این مقاله سعی داریم با توضیح کامل این روش و برجسته سازي چالش هاي آن فرصت هاي را که این روش براي بشر و تحقیقات آینده پژوهشگران فراهم میکند را تشریح نمائیم.
-1 مقدمه
هیدروژن یک ماده شیمیایی بسیار با ارزش است و با توسعه زیرساخت ها و انرژي تجدیدپذیر، بی شک در آینده به طور فزاینده به عنوان حامل انرژي تبدیل خواهد شد. در این راستا، فن آوري هاي جدید و اصلاح شده براي تولید هیدروژن مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست پدیدار گشته است. یکی از این فناوريها تولید هیدروژن از نور خورشید است که به طور کلی به چهار بخش تقسیم میشود: فرایندهاي حرارتی، الکتریکی، نوري و بیولوژیکی .[1] در شکل1 شماتیکی از روش هلی مختلف براي تولید هیدروژن از انرژي خورشیدي آورده شده است .
-2 روش فتوالکتروشیمیایی - - PEC جهت تولید هیدروژن
دانشمندان از مدت ها سعی به تقلید فتوسنتز شبیه کار گیاهان به عنوان یک راه کار براي مهار انرژي موجود در نور خورشید و تبدیل آن به سوخت قابل استفاده داشتهاند، در واقع عمل فتوسنتز به عمل فتوالکتروشیمیایی مبدل می شود. جهت توسعه فن آوري انرژي خورشیدي نیاز به مواد جدید حساس نوري به منظور استفاده در فتوالکترودهاي است که در دستگاه هاي الکتروشیمیایی جهت تبدیل انرژي خورشیدي به انرژي شیمیایی و تولید هیدروژن کاربرد دارند .[3] لذا دانشمندان در حال پژوهش و بررسی مواد جدیدي به خصوص در بحث نیمه هادي ها هستند، تمرکز تحقیقات کنونی براي پیدا کردن نیمه هادي هاي با انرژي مناسب براي تجزیه آب و همچنین پایداري آن هنگام تماس با آب است.
-1-2 تئوري روش فتوالکتروشیایی
در این فرایند زمانی که نورخورشید - فتون - به یک الکترون از نیمه رسانا واقع در تراز ظرفیت برسد آن را در صورت مناسب بودن گاف انرژي به باند هدایت منتقل میکند که یک حفره و یا فضاي خالی در باند ظرفیت ایجاد می شود.از این گاف انرژي ایجاد شده میتوان جهت تجزیه آب استفاده نمود البته به شرطی که گاف انرژي نیمه رسانا مناسب باشد چرا که باید گاف انرژي به اندازهي باشد که هم آب را تجزیه کند و هم نورخوشید قادر به برانگیختن الکترون باشد .[4]
