Translate Jurnal Kelompok

Please download to get full document.

View again

All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
 5
 
  translate
Share
Transcript
  Optimalisasi semikonduktor ns-TiO2-CuO mencampur photoelectrode untuk photoelectrochemical sel surya dalam hal produksi hydrogen abstrak Makalah ini berkenaan dengan investigasi tentang optimalisasi ns TiO2eCuO admixed / Ti sehubungan dengan area photoelectrode optimum untuk foto elektrokimia septum semikonduktor sel surya. Motivasi kerja saat ini adalah menyiapkan elektroda luas permukaan efektif tinggi dan karenanya hasil kuantum yang lebih baik dan meningkatkan aktivitas PEC. Itu respon  photoelectrochemical dari elektroda foto ns TiO2-CuO untuk empat elektroda yang berbeda daerah telah diukur untuk mengeksplorasi efek area elektroda pada daya keluaran dalam bahan bakar kimia (yaitu H2) yang diproduksi oleh sel SC SEP PEC. Ini dilakukan untuk menentukan area elektroda untuk output listrik optimal dan produksi hidrogen. Elektrokimia fotosel memiliki ns TiO2-CuO dicampur / Ti photoanode dari beberapa bidang geometris seperti 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 dan 2,5 cm2 dibuat dan dikarakterisasi. Telah ditemukan itu area photoanode sesuai dengan output listrik optimal dan produksi hydrogen rate sesuai dengan 1,5 cm2 pengantar Jelas dari meningkatnya permintaan energi yang bisa diakses sumber energi terbarukan sangat  penting untuk pengembangan dan keberlanjutan dunia. Karena itu untuk memenuhi energi menuntut upaya utama peneliti saat ini adalah untuk menghasilkan energi hidrogen dari berbagai cara seperti biofuel, produksi biohidrogen, termokimia, fotoelektrokimia dll. [1e6]. Dalam arah ini penggunaan energi matahari untuk produksi bahan bakar hidrogen bersih oleh photoelectrochemical (PEC) sel semakin penting. Photoelectrochemical (PEC) memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen adalah cara yang menjanjikan untuk secara langsung mengubah energi matahari di menjadi bahan bakar. Ini merupakan alternatif yang sangat menarik tetapi menantang karena kemudahan dalam fabrikasi dan in situ fasilitas penyimpanan [7]. Hingga saat ini efisiensi konversi energi surya diperoleh oleh sel PEC fotoanode tunggal tidak diinginkan untuk memenuhi permintaan energi maka perbaikan dalam Sel PEC sangat dibutuhkan untuk mengisi celah antara permintaan energi dan efisiensi konversi yang diperoleh oleh Sel PEC. Sel PEC adalah sistem yang sangat kompleks, dengan banyak factor mengatur kinerja  perangkat. Untuk bagian fotoanoda berbagai jenis bahan semikonduktor dengan pita energy posisi  yang mendukung oksidasi dan reduksi air digunakan, di antara semua titanium material semikonduktor dioksida (TiO2) telah dianggap sebagai bahan yang paling sesuai karena biaya rendah, stabilitas kimia dan relatif tinggi efisiensi fotokatalitik [8,9]. Meskipun TiO2 ditemukan menjadi cocok elektroda semikonduktor untuk sel PEC tetapi menderitar dari kelemahan utama celah pita tinggi 3 eV (410 nm) dan karena celah pita tinggi ini hanya menyerap wilayah UV dari energi matahari. Oleh karena itu beberapa upaya telah dilakukan dibuat untuk membawa respon spektral TiO2 menjadi terlihat dan dekat wilayah yang terlihat. Diketahui bahwa respon spektral dari film TiO2 dapat ditingkatkan melalui pencampuran dengan oksida yang tepat atau dengan  pengendapan nanopartikel logam mulia pada TiO2 [10e12]. Dalam studi sebelumnya yang kami miliki memperbaiki fotoelektroda TiO2 dengan mencampur CuO dengan berstrano TiO2photoelectrode berstrukturnano, permukaan karakterisasi morfologi, struktural dan PEC dari TiO2 darat dengan pencampuran CuO telah diteliti di kaitannya dengan produksi hidrogen melalui semikonduktor septum photo-electro-chemical (SC-SEP PEC) sel surya. CuO adalah kandidat yang menarik karena memiliki berbagai aplikasi seperti sensor gas, fotokromik, dan elektrokromik[13,14]. Dalam karya ini kami telah mempertimbangkan aspek lainitu adalah untuk menentukan area photoelectrode efektif yang akan menyebabkan produksi listrik dan hidrogen yang tinggi. Ini akan membantu dalam membuat konfigurasi sel PEC modular untuk hydrogen produksi. Untuk  penyelidikan photoelectrochemical sel surya dengan konfigurasi modular yang mengarah ke Hidrogen Production Reactor ”mempe rkirakan photoelectrode optimal bidang geometris membentuk bahan penting. material dan metode Titanium isopropoxide (Ti [OCH (CH3) 2] 4) dan Copper oxide (An kelas analitis dari Sigma e Aldrich). Kelas analitis Isopropanol amonia cair, natrium hidroksida, asam sulfat (Merck Pvt. Ltd), digunakan tanpa pretreatment. Semua solusi disiapkan dari air deionisasi. The ns-TiO2-CuO admixed photoelectrode disiapkan dengan mengikuti metode pertama TiO2 disiapkan oleh sol-gel metode [7]. Kemudian larutan tebal gel TiO2 dilapiskan sebagai film  pada lembaran titanium (~ ketebalan 0,33 mm) dengan berputar teknik. Dalam hal ini, kami menggunakan lembaran titanium bersih (digosok oleh 1000 maket kertas ampelas dan ultrasonically dicuci dalam aseton selama 30 menit pada frekuensi 40 kHz), ditempatkan di tengah memutar pemegang substrat dari spinner foto-tahan. Satu tetes larutan kental TiO2 ditempatkan pada titanium lembaran dan spin dilapisi pada 3000 rpm for30 s. Untuk mendapatkan TiO2-CuO photoanode, oksida tembaga diendapkan pada disebutkan di atas fotoanode ns-TiO2 oleh kimia teknik deposisi uap. Elektroda ini dianil dalam oksigen pada 500? C. Untuk studi optimasi lembaran titanium (~ ketebalan 0,33 mm) dengan ns-TiO2eCuO dari  berbagai area seperti 0,25, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 cm2 diambil dan dipoles secara mekanis dengan ampelas makalah berbagai tingkatan. Ini dibersihkan secara ultrasonic aseton selama 15 menit. Film-film yang hampir seragam itu disimpan dengan menempatkan substrat ultrasonik yang dibersihkan dengan vakum pemegang spinner yang saling mengunci. Satu tetes sol tersebar substrat berputar pada 3000 rpm. Film-film yang didapat adalah dikeringkan dalam oven udara  selama 15 menit pada 80 ° C dan kemudian ditembakkan pada 450 ° C selama 30 menit. Proses ini diulang sekitar empat hingga lima waktu untuk meningkatkan ketebalan film. Akhirnya, sampel itu anil dalam atmosfer argon pada 550? C selama 4 jam. Elektroda sehingga diperoleh kemudian dikenakan photoelectrochemical karakterisasi. Rectangular SC-SEP PEC Cell yang terbuat dari Lucite memiliki kuarsa jendela untuk  penerangan. Sel-sel dibagi menjadi dua kompartemen oleh pemisah Lucite yang memiliki lubang di atasnya pusat di mana ns-TiO2-CuO dicampurkan / Ti septum elektroda dari daerah yang  berbeda terpaku dengan araldite. Itu konfigurasi sel PEC SC-SEP sekarang yang terdiri dari dua ruang terhubung melalui ns-TiO2-CuO / Ti septum electrodeaku s: SCE / 1M NaOH / ns-TiO2eCuO dicampurkan / Ti / H2SO4 þ K2SO4 /PtCEPtWE CE ¼ counter elektroda, SCE ¼ elektroda kalomel jenuh dan elektroda kerja KAMI Semua pengukuran elektrokimia elektroda dari daerah yang berbeda dilakukan dengan menggunakan Princeton Diterapkan Model penelitian (PAR) 173 Potentiostat / Galvanostat PAR 175 programmer universal ditambah dengan Houston 2000 xey / t perekam. Lampu 1000 W Xenon-merkuri digunakan sebagai lampu sumber penerangan untuk fotoelectrodes ns_TiO2eCuO. Itu intensitas radiasi insiden disesuaikan dan diperbaiki pada 450 mW / cm2 . Kinetika produksi hidrogen dari SCeSEP, sel PEC telah dimonitor dengan mengumpulkan hydrogen di kompartemen gelap di atas elektroda Pt menggunakan terbalik buret di bawah iluminasi. Hasil dan Diskusi Gambar. 1 menunjukkan pola XRD dari TiO2 e CuO di atas titanium lembar. Analisis pola XRD mengungkapkan bahwa pada alloying nsTiO dengan CuO tidak mengarah pada pembentukan yang baru material komposit. XRD mengkonfirmasi keberadaan TiO2 e CuO nanopowder Dengan  bantuan scanning electron microscope, mikro karakteristik struktural dari oksida campuran yang disintesis TiO2 e CuO nanopowder dilakukan (Gbr. 2). Yang diamati Karakteristik  berstrukturnano menunjukkan butir yang sangat halus struktur sugestif dari matriks seperti nanokristalin. Oleh menggunakan persamaan Scherer untuk difraksi serbuk puncak dan SIM, ukuran butir rata-rata foto TiO2 e CuO elektroda ditemukan menjadi 50e100 nm masing-masing menunjukkan kurva absorpsi UVeVis dari ns-TiO2, dan nanomaterial ns eTiO2eCuO. Ada  peningkatan yang jelas dalam rentang serapan yang disebabkan oleh penambahan CuO. I-V SC-SEP- PC Cell (SCE / 1M NaOH / ns-TiO2 / CuO admixed / Ti / H2SO4 þ K2SO4 / PtCE, PtWE) diukur untuk area geometrik yang berbeda dari photoelectrodes (Gbr. 4). Gambar. 5 merupakan variasi dalam photocurrent sebagai fungsi elektroda potensi versus SCE untuk lima photoelectrode yang berbeda daerah dan nilai photocurrent untuk photoelectrodes yang berbeda telah diekstraksi dan diplot terhadap elektroda daerah yang berbeda (Gbr. 5). Telah diperiksa bahwa kepadatan fotokatalitas menurun dengan cepat pada peningkatan area elektroda dan kemudian jenuh. Seperti kinerja photocurrent dikenal karena peningkatan keadaan permukaan kebanyakan timbul dari batas  butir / cacat permukaan, dan bertindak sebagai pusat rekombinasi untuk pembawa muatan. Berkenaan dengan produksi hidrogen, ini karena menggabungkan elektron photoproduced dengan Hþ (dari larutan asam) atau elektron dapat mengurangi produksi H2O H2 þ OHe (2H2O þ 2ee H2 þ 2OH), gas hydrogen dapat dibebaskan di kompartemen gelap. SCeSEP, PE sel surya dapat mendorong elektrokimia yang menuntut energi secara keseluruhan proses, misalnya, dekomposisi air menjadi hidrogen dan oksigen. Studi produksi hidrogen dilakukan dilakukan   berdasarkan pada sel surya sc-sep-pc yang berbeda daerah photoelectrode (0,25, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 cm2). Gambar 6 menunjukkan variasi tingkat produksi hidrogen dengan daerah photoanode dan dapat dianggap yang tertinggi nilai densitas photocurrent dan laju produksi hydrogen sesuai dengan area elektroda terkecil dan mulai menurun untuk meningkatkan area elektroda. Yang diamati penurunan HPR lambat di luar area tertentu yaitu, 1,0 cm2 , di kasus sekarang. Karena sel PEC modular akan membutuhkanarea photoelectrode yang memadai untuk mengurangi kompleksitas untuk tingkat produksi hidrogen yang lebih baik. Itu akan diterima untuk memilih area elektroda yang berada di antara yang terkecil dan yang di atasnya, mengurangi kepadatan fotokatalis dan tingkat produksi hidrogen hampir jenuh. Dalam kerja sekarang, area photoelectrode yang sesuai untuk desain sel modular untuk produksi hidrogen dapat diambil sebagai 1,0 cm2. Sudah jelas dari SEM pulau Cuo terbentuk di atas permukaan TiO2 diperkirakan mengkatalisis reaksi anoda mungkin dengan keuntungan tambahan dari sistem fotokimia koloid. Peningkatan aktivitas yang ditambahkan oleh peningkatan evolusi gas kinetika juga dapat dianggap karena modifikasi permukaan dengan pulau CuO tipis dengan konduktivitas tinggi dan  penyerapan luas rentang (dari ~ 200e500 nm). Itu mungkin, karenanya, diambil bahwa ns TiO2 dilapis dengan gugus permukaan CuO mewakili aphotoelectrode baru yang disempurnakan untuk  produksi hydrogen melalui SC-SEP, sel PEC. Kesimpulan Kesimpulannya, karena itu dapat dikatakan bahwa ns_TiO2-CuO merupakan versi  perbaikan dari photoelectrode dan ini meningkatkan produksi foto hidrogen. The fotoelektrokimia respons dari ns-TiO2-CuO photoelectrode selama lima berbeda daerah elektroda telah diukur untuk mengeksplorasi efek area elektroda pada daya output dalam bahan bakar kimia (yaitu, H2) memproduksiSC-SEP, sel PEC. Berdasarkan penelitian ini, ia memiliki telah ditemukan bahwa fotolistrik ns-TiO2eCuO yang optimal area untuk efisiensi photoconversi yang memadai dan hydrogen tingkat produksi sesuai dengan 1,0 cm2 .
Related Search
We Need Your Support
Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

Thanks to everyone for your continued support.

No, Thanks
SAVE OUR EARTH

We need your sign to support Project to invent "SMART AND CONTROLLABLE REFLECTIVE BALLOONS" to cover the Sun and Save Our Earth.

More details...

Sign Now!

We are very appreciated for your Prompt Action!

x