Springen naar inhoud

Puur synthetische fotosynthese


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Wien Ee

    Wien Ee


  • >1k berichten
  • 3133 berichten
  • VIP

Geplaatst op 10 augustus 2009 - 19:07

Cadmiumsulfide met een vleugje palladiumsulfide en platina maakt waterstof vrij uit water onder invloed van zichtbaar licht, met een 'quantumefficiŽntie' van 93 procent. Daarmee doet het systeem nauwelijks onder voor natuurlijke fotosynthese die 95 procent haalt.

Lees meer ... C2W

Lees meer ... C&EN

Zie video ... "Tiny bubbles"
Heb je interesse in journalistiek? Wij zoeken versterking! Speurwerk, deel van het team, meer weten: klik.

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Evert

    Evert


  • >100 berichten
  • 142 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 15:26

Kan iemand dit voor mij in context brengen?
Ik heb net berekend dat met 93% rendement je 1,415 * 10^7 Joule nodig hebt om 1 kilo water te splitsen.
Maar hoeveel licht is dat? Hoeveel energie heeft "gemiddeld" daglicht. Maw, hoe lang moet je zoiets in het licht zetten om een kilo water te laten splitsen?

#3

Evert

    Evert


  • >100 berichten
  • 142 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 17:25

Ik kan om de 1 of andere gare reden mijn vorige bericht niet editten, dus vandaar een dubbelpost.

Ik ben nog even verder gaan kijken en ze hadden het in 1 van de links over 420 nm licht.
Volgens mij heeft 1 foton met 420 nm golflengte 4,7296 * 10^-19 joule energie.

Dat komt er op neer dat er 2,992 * 10^25 fotonen met 420 nm golflengte nodig zijn voor 1 kilo water.
Nu weet ik nog steeds niet hoeveel daglicht dat is. En hoeveel procent van het zonlicht zit eigenlijk op 420 nm?
Ik dacht ooit geleerd te hebben dat niet elke golflengte evenveel voorkomt in het licht van de zon, dus dat is ook nog een belangrijk punt.

En dan nog een ander punt, werkt het specifiek alleen met 420 nm of met 420 nm en alles wat daaronder zit?

#4

Ensiferum

    Ensiferum


  • >250 berichten
  • 662 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 17:39

Je kunt het veel simpeler doen door gewoon de aan het aardoppervlak gemeten gemiddelde instraling in W/m≤ te gebruiken, en de vereiste energie (in joule) door deze waarde te delen. Dan krijg je hoelang je je water in de zon moet zetten op voorwaarde dat het een vierkante meter inneemt. Neem bijvoorbeeld 1370 W/m≤. Delen geeft 10328 seconden of bijna drie uur.

#5

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8795 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 18:09

Tja, maar de essentie van het verhaal zit hem in hoeveel van die 1370 w/m2 van bruikbare golflengte is. Het proces zal werken met een zekere bandbreedte, en het maakt een enorm verschil of het 419-421 nm moet zijn, of 400-440, of dat alles korter dan 420 volstaat.

Zou het het laatste betreffen, 420 of minder, dan is wellicht 5% (geschat van grafiek) van het totale zonlicht bruikbaar voor dit proces.
Victory through technology

#6

Evert

    Evert


  • >100 berichten
  • 142 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 18:16

Dat is niet helemaal goed.
Want al het licht met meer dan 420 nm golflengte hebben geen enkele zin.

[edit] te laat..

[edit2] Dus dat komt neer op bijna 58 uur?
Zo efficiŽnt lijkt mij dat dan niet eigenlijk.

Veranderd door Evert, 22 augustus 2009 - 18:20


#7

Ensiferum

    Ensiferum


  • >250 berichten
  • 662 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 18:45

Tja, maar de essentie van het verhaal zit hem in hoeveel van die 1370 w/m2 van bruikbare golflengte is. Het proces zal werken met een zekere bandbreedte, en het maakt een enorm verschil of het 419-421 nm moet zijn, of 400-440, of dat alles korter dan 420 volstaat.

Zou het het laatste betreffen, 420 of minder, dan is wellicht 5% (geschat van grafiek) van het totale zonlicht bruikbaar voor dit proces.

Tja, maar dan zit je met onbekende data (welke golflengtes werken). Als je 5% neemt moet je vermenigvuldigen met 20 en krijg je inderdaad iets onder de 60 uur. Eventueel kun je daar wel aan sleutelen door het aandeel >420 te verhogen via reflectie en filtratie.

#8

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 21:30

Voor de goede orde: De genoemde golflengte slaat op de cut-off van het gebruikte filter. De reacties werden uitgevoerd met zichtbaar licht, al het licht met een golflengte kleiner dan 420 nm werd gefilterd.

De genoemde 93% slaat op de zogenaamde external quantum efficiency (EQE), die is bepaald bij een golflengte van 420 nm. De EQE is een maat voor het deel van de geabsorbeerde fotonen dat resulteert in het vrijkomen van/reageren door een elektron. Het zegt niets over het uiteindelijke rendement van het proces!

Bij de omzetting van water in waterstof en zuurstof zijn per mol water 2 mol elektronen betrokken; 1 kilo water komt overeen met 55 mol, dus 110 mol elektronen. Bij en EQE van 93% zijn er 119 mol fotonen nodig, dit komt overeen met 7.2 x 1025 elektronen.

@Evert: Je maakt een paar keer de opmerking dat golflengtes boven 420 nm geen bijdrage leveren. Dat zou echter alleen zo zijn als die 420 nm overeen zou komen met een bandgap van een halfgeleider. Veel fotochemische processen hebben echter een bepaalde bandbreedte. In een gebied rondom het absorptiemaximum wordt ook een groot deel van het licht geabsorbeerd, dus ook golflengtes boven die van het absorptiemaximum. Deze bandbreedte kan, afhankelijk van de moleculaire structuur, oplopen tot tientallen nm. Waar het absorptiemaximum van de hier besproken katalysator ligt weet ik overigens niet.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#9

Evert

    Evert


  • >100 berichten
  • 142 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 22 augustus 2009 - 23:21

hŤ jammer dat we dan nog steeds niet weten of dit een efficiŽntere manier is om waterstof uit water te halen dan de manieren die we nu hebben.

#10

Fred F.

    Fred F.


  • >1k berichten
  • 4168 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 23 augustus 2009 - 09:57

Essentieel is wel dat het te splitsen water een verbinding bevat die de zuurstof uit het water kan opnemen. Daarvoor gebruiken de Chinezen zwavelverbindingen.

The catalyst, prepared from cadmium sulfide doped with low concentrations of palladium sulfide and platinum, does not convert water into hydrogen and oxygen. It evolves hydrogen alone and does so only from water solutions containing sulfur-based "sacrificial" reagents that consume oxygen...

Kortom: er dient een reductor in de vorm van een sulfide aanwezig te zijn om de zuurstof van het gesplitste water chemisch te binden. Het oxideren van die reductor levert energie doordat het sulfide omgezet wordt in sulfaat (of wat dan ook). Het is de vraag hoeveel energie het zonlicht levert en hoeveel de reductor.

Als die reductor die CdS nanodeeltjes zijn dan mogen die geen katalysator genoemd worden want een katalysator wordt per definitie niet verbruikt in een reactie. Het lijkt erop dat die CdS dus niet een katalysator is maar een doodgewone reactant die verbruikt wordt en daardoor de meeste energie levert terwijl het licht voornamelijk dient om de reactie met de sulfide-reductor mogelijk te maken door de molekulen eerst aan te slaan.
Hydrogen economy is a Hype.

#11

Evert

    Evert


  • >100 berichten
  • 142 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 augustus 2009 - 10:30

nog gaarder dan

#12

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8935 berichten
  • VIP

Geplaatst op 23 augustus 2009 - 11:01

Kortom: er dient een reductor in de vorm van een sulfide aanwezig te zijn om de zuurstof van het gesplitste water chemisch te binden. Het oxideren van die reductor levert energie doordat het sulfide omgezet wordt in sulfaat (of wat dan ook). Het is de vraag hoeveel energie het zonlicht levert en hoeveel de reductor.

Als die reductor die CdS nanodeeltjes zijn dan mogen die geen katalysator genoemd worden want een katalysator wordt per definitie niet verbruikt in een reactie. Het lijkt erop dat die CdS dus niet een katalysator is maar een doodgewone reactant die verbruikt wordt en daardoor de meeste energie levert terwijl het licht voornamelijk dient om de reactie met de sulfide-reductor mogelijk te maken door de molekulen eerst aan te slaan.


De CdS nanodeeltjes zijn daadwerkelijk de katalysator. Het sulfide dat nodig is om het vrijkomende zuurstof af te vangen wordt extra toegevoegd. De reactie wordt uitgevoerd aan een oplossing van natriumsulfide en natriumsulfiet. Dat zijn de reductoren die verbruikt worden.

De totaalreactie die optreedt is feitelijk H2O + SO32- --> H2 + SO42-. De standaard-electrodpotentiaal van het koppel SO42-/SO32- ligt net iets onder dat van H2O/H2. Je kunt dus stellen dat het zonlicht helemaal geen energie levert.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures