Добавить новость
ru24.net
News in English
Ноябрь
2022

A Light-powered Catalyst Could Be Key For Hydrogen Economy

0

Rice University researchers have engineered a key light-activated nanomaterial for the hydrogen economy. Using only inexpensive raw materials, a team from Rice’s Laboratory for NanophotonicsSyzygy Plasmonics Inc. and Princeton University’s Andlinger Center for Energy and the Environment created a scalable catalyst that needs only the power of light to convert ammonia into clean-burning hydrogen fuel.

The research is published online today in the journal Science.

The research follows government and industry investment to create infrastructure and markets for carbon-free liquid ammonia fuel that will not contribute to greenhouse warming. Liquid ammonia is easy to transport and packs a lot of energy, with one nitrogen and three hydrogen atoms per molecule. The new catalyst breaks those molecules into hydrogen gas, a clean-burning fuel, and nitrogen gas, the largest component of Earth’s atmosphere. And unlike traditional catalysts, it doesn’t require heat. Instead, it harvests energy from light, either sunlight or energy-stingy LEDs.

The pace of chemical reactions typically increases with temperature, and chemical producers have capitalized on this for more than a century by applying heat on an industrial scale. The burning of fossil fuels to raise the temperature of large reaction vessels by hundreds or thousands of degrees results in an enormous carbon footprint. Chemical producers also spend billions of dollars each year on thermocatalysts — materials that don’t react but further speed reactions under intense heating.

“Transition metals like iron are typically poor thermocatalysts,” said study co-author Naomi Halas of Rice. “This work shows they can be efficient plasmonic photocatalysts. It also demonstrates that photocatalysis can be efficiently performed with inexpensive LED photon sources.”

“This discovery paves the way for sustainable, low-cost hydrogen that could be produced locally rather than in massive centralized plants,” said Peter Nordlander, also a Rice co-author.

The best thermocatalysts are made from platinum and related precious metals like palladium, rhodium and ruthenium. Halas and Nordlander spent years developing light-activated, or plasmonic, metal nanoparticles. The best of these are also typically made with precious metals like silver and gold.

Following their 2011 discovery of plasmonic particles that give off short-lived, high-energy electrons called “hot carriers,” they discovered in 2016 that hot-carrier generators could be married with catalytic particles to produce hybrid “antenna-reactors,” where one part harvested energy from light and the other part used the energy to drive chemical reactions with surgical precision.

Halas, Nordlander, their students and collaborators have worked for years to find non-precious metal alternatives for both the energy-harvesting and reaction-speeding halves of antenna reactors. The new study is a culmination of that work. In it, Halas, Nordlander, Rice alumnus Hossein Robatjazi, Princeton engineer and physical chemist Emily Carter, and others show that antenna-reactor particles made of copper and iron are highly efficient at converting ammonia. The copper, energy-harvesting piece of the particles captures energy from visible light.

“In the absence of light, the copper-iron catalyst exhibited about 300 times lower reactivity than copper-ruthenium catalysts, which is not surprising given that ruthenium is a better thermocatalyst for this reaction,” said Robatjazi, a Ph.D. alumnus from Halas’ research group who is now chief scientist at Houston-based Syzygy Plasmonics. “Under illumination, the copper-iron showed efficiencies and reactivities that were similar to and comparable with those of copper-ruthenium.

Syzygy has licensed Rice’s antenna-reactor technology, and the study included scaled-up tests of the catalyst in the company’s commercially available, LED-powered reactors. In laboratory tests at Rice, the copper-iron catalysts had been illuminated with lasers. The Syzygy tests showed the catalysts retained their efficiency under LED illumination and at a scale 500 times larger than lab setup.

“This is the first report in the scientific literature to show that photocatalysis with LEDs can produce gram-scale quantities of hydrogen gas from ammonia,” Halas said. “This opens the door to entirely replace precious metals in plasmonic photocatalysis.”

“Given their potential for significantly reducing chemical sector carbon emissions, plasmonic antenna-reactor photocatalysts are worthy of further study,” Carter added. “These results are a great motivator. They suggest it is likely that other combinations of abundant metals could be used as cost-effective catalysts for a wide range of chemical reactions.”

Halas is Rice’s Stanley C. Moore Professor of Electrical and Computer Engineering and a professor of chemistry, bioengineering, physics and astronomy, and materials science and nanoengineering. Nordlander is Rice’s Wiess Chair and Professor of Physics and Astronomy, and professor of electrical and computer engineering, and materials science and nanoengineering. Carter is Princeton’s Gerhard R. Andlinger Professor in Energy and Environment at the Andlinger Center for Energy and the Environment, senior strategic adviser for sustainability science at the Princeton Plasma Physics Laboratory, and professor of mechanical and aerospace engineering and of applied and computational mathematics. Robatjazi is also an adjunct professor of chemistry at Rice.

Halas and Nordlander are Syzygy co-founders and hold an equity stake in the company.

The research was supported by the Welch Foundation (C-1220, C-1222), the Air Force Office of Scientific Research (FA9550-15-1-0022), Syzygy Plasmonics, the Department of Defense and Princeton University.

Additional co-authors include Yigao Yuan, Jingyi Zhou, Aaron Bales, Lin Yuan, Minghe Lou and Minhan Lou of Rice, Linan Zhou of both Rice and South China University of Technology, Suman Khatiwada of Syzygy Plasmonics, and Junwei Lucas Bao of both Princeton and Boston College.




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



В Люберцах сотрудники Росгвардии задержали подозреваемую в краже из магазина

Глава российского бренда натуральной косметики Seahava объявила о выходе на рынок БРИКС

Новые звезды артистов, дизайнеров и предпринимателей зажглись на IV Фестивале “Красивый бизнес России – Мода. Музыка. Кино”

В Сочи подвели итоги конкурса национальной патриотической песни «Красная гвоздика» имени Иосифа Давыдовича Кобзона


Gloria Jeans выпустил новую рекламную кампанию с Ириной Шейк

Кайя Гербер снялась в новой кампании DKNY

Новые лица отелей Hilton на Сейшелах

Дети-пациенты Ставропольской психиатрической больницы посетили спортивный комплекс детского центра Family Park.


Who Is Caleb Williams' Girlfriend? He's Dating Alina Thyregod (Photos)

12-year-old debt: Joburg businessman ordered to repay R1 million to elderly sister

Camp Abilities closes out successful summer

Illegal migrant, caught and released at border, convicted of sex crimes against Virginia child


Трасса А-391 Южно-Сахалинск – Корсаков на Сахалине станет четырехполосной

Следователями столичного СК раскрыто убийство женщины, совершенное 29 лет назад

StarLine S97 CAN FD GPS – на страже вашего спокойствия

Огнестойкий блогер


Valve's Deadlock has finally been announced, and it's as much a MOBA as it is a shooter

Закрытый альфа-тест DFUSE пройдёт в конце октября

Dragon Age: The Veilguard is getting a prequel in the form of an audio drama podcast

After 20 years of patience and negotiations, RPG veteran Brian Fargo managed to buy back a lost haul of memorabilia from Fallout, Baldur's Gate, and more: 'It was like a very exciting version of Storage Wars'



В Иванове вновь состоится популярный агрофестиваль «Сырные ряды»

Студия Звукозаписи в Москве. Создание Песен, Музыки, Аранжировок.

Кабинет Артиста.




В Иванове вновь состоится популярный агрофестиваль «Сырные ряды»

Пятнадцать тысяч человек приняли участие в праздновании Дня города Великие Луки

Экс-игрок "Спартака" Промес выпустил песню с названием "Москва"

Новые звезды артистов, дизайнеров и предпринимателей зажглись на IV Фестивале “Красивый бизнес России – Мода. Музыка. Кино”


Пятнадцать тысяч человек приняли участие в праздновании Дня города Великие Луки

Во Владимирской области отметят 100-летие популярной профсоюзной здравницы

Российские СМИ об искажениях истории в учебниках стран СНГ

Топ-10 главных схем мошенников: как себя обезопасить


Синнер о допинговом деле: «Теперь я в курсе, кто мне друг, а кто – нет. Те, кто хорошо меня знает, понимают, что я никогда не нарушу правила»

Александрова проиграла в полуфинале теннисного турнира в Монтеррее

Чемпион "Большого шлема" оценил сетку Даниила Медведева на US Open

Котов вышел в четвертьфинал турнира ATP в Уинстон‑Салеме


Российские СМИ об искажениях истории в учебниках стран СНГ

Пятнадцать тысяч человек приняли участие в праздновании Дня города Великие Луки

От дефицита шоколада до изменений климата: что произойдет с миром, если комары исчезнут

У посольства Франции в Москве проходят акции в поддержку Павла Дурова


Музыкальные новости

Басков рассказал о новой схеме обмана звёзд "звонками из Кремля"

Умер постоянный ансамблевый партнер Башмета пианист Михаил Мунтян

«Как только, так сразу»: Губин рассказал, когда вернется на сцену

Нахватал штрафов. Тайный внук Пугачевой гоняет по Москве на «Мерсе»



Кабинет Артиста.

Студия Звукозаписи в Москве. Создание Песен, Музыки, Аранжировок.

Новые звезды артистов, дизайнеров и предпринимателей зажглись на IV Фестивале “Красивый бизнес России – Мода. Музыка. Кино”


«Хотим, чтобы зритель увидел, какие они – современные китайцы!» ТНТ раскрывает дату премьеры шоу «Вызов. Китайский сезон»

ЦСКА — «Акрон». Прямая трансляция: смотреть онлайн

Дистрибьюция Музыки.

Чек-лист: 10 признаков психологически зрелого человека


Водитель легковой машины наехал на дорожное ограждение на Филатовском шоссе

Полиция задержала мужчину, ранившего женщину на остановке на юго-востоке Москвы

Автомобиль врезался в ресторан в центре Москвы

В центре Москвы автомобиль врезался в ресторан Krombacher BeerKitchen


Восторгается Путиным и СССР: как боксер из Франции спас самолет от захвата

Китай удивился, как Россия встретила его премьера: "Кремль повёл себя необычно"

Кто провоцирует "крутой дипломатический скандал" и почему пора бить тревогу.





В квартире в Москве, откуда выпали женщина и ребенок, нашли антидепрессанты

РИА Новости: в Москве хирурги спасли пациентку с опухолью мозга размером с яблоко

Улучшения во всех сферах: как и почему регулярный секс положительно влияет на здоровье

Силовики Москвы нашли в квартире, откуда мужчина выбросил сына, антидепрессанты


Зеленский пытался шантажировать премьера Индии Моди: а он одним намеком поставил "просроченного" на место


Футбольный клуб "Факел" обыграл "Оренбург" в матче РПЛ

ФК «Краснодар» 25 августа в рамках шестого тура РПЛ сыграет с «Динамо»

Круговой: «Привык к Москве. В центре красиво, но в Питере красивее»

"Спартак" в большинстве не сумел обыграть "Зенит" в матче РПЛ


Лукашенко заявил, что не видит альтернативы мирным переговорам



Собянин назвал социальные объекты, которые будут построены на востоке Москвы

Собянин: Запускаем два новых ночных автобусных маршрута

Собянин: Строительство культурного центра в Бутове завершится в этом году

Собянин рассказал о реализации программы реновации на востоке Москвы


Площадь пожара в Гоначхирском ущелье около Домбая снизилась до 5 га

"Надвигается волна аномального холода": погода в сентябре заставит тепло одеться

"На нас надвигается волна аномального холода": погода с 1 сентября заставит тепло одеться, температура упадет вниз

От дефицита шоколада до изменений климата: что произойдет с миром, если комары исчезнут


Во Владимирской области отметят 100-летие популярной профсоюзной здравницы

От дефицита шоколада до изменений климата: что произойдет с миром, если комары исчезнут

У посольства Франции в Москве проходят акции в поддержку Павла Дурова

Топ-10 главных схем мошенников: как себя обезопасить


Архангельская область выбилась в передовики по развитию туризма

В Архангельске подвели итоги работы Всероссийского медицинского трудового проекта Российских студенческих отрядов «Коллеги»

Ефимов: идет подготовка к проходке тоннелей Рублево-Архангельской ветки метро

Вильфанд предупредил о жаре в более чем 15 регионах России


Еженедельный вестник катастроф

В Крыму трое мужчин избили подростков из-за мяча, попавшего в автомобиль

Телевизионная мачта Оренбуржья включит подсветку в честь 81-ой годовщины победы в Курской битве

22 августа телевизионная мачта в Оренбурге окрасится в цвета триколора


Ипотека: что нужно знать перед оформлением кредита

Российские СМИ об искажениях истории в учебниках стран СНГ

Зарплаты сезонных рабочих в Петербурге выросли почти на 40%

Медведев сказал Макрону бежать из страны от «армии Дурова»












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
WTA

Александрова вышла в полуфинал турнира WTA-500 в Монтеррее






От дефицита шоколада до изменений климата: что произойдет с миром, если комары исчезнут

Ипотека: что нужно знать перед оформлением кредита

Российские СМИ об искажениях истории в учебниках стран СНГ

У посольства Франции в Москве проходят акции в поддержку Павла Дурова