Graphen für leistungsfähigere Brennstoffzellen

Elektronen in Graphen werden mit Licht gezielt angeregt (Bild: manchester.ac.uk)

Manchester (pte016/07.11.2023/12:30) - Forscher der University of Manchester ( https://www.manchester.ac.uk ) regen Elektronen in Graphen mit Licht an und ebnen somit den Weg zu künftigen Brennstoffzellen und solaren Wasserspaltungsgeräten. Denn die auf diese Weise angeregten Elektronen interagieren mit Protonen und ermöglichen es ihnen zu passieren.

Beweis mit "Pauli-Blockade"

"Das Verständnis des Zusammenhangs zwischen elektronischen und Ionen-Transporteigenschaften in Elektroden-Elektrolyt-Grenzflächen könnte neue Strategien zur Beschleunigung von Prozessen ermöglichen, die für viele erneuerbare Energietechnologien, inklusive der Wasserstofferzeugung und -nutzung, von zentraler Bedeutung sind", sagt der Physiker Marcelo Lozada-Hidalgo vom National Graphene Institute ( https://www.graphene.manchester.ac.uk/ngi/about/ ), das an der Hochschule in Manchester angesiedelt ist. Dort wurde Graphen 2004 entdeckt und erstmals hergestellt.

Der Beweis für den Zusammenhang war die Beobachtung eines Phänomens, das als "Pauli-Blockade" beim Protonentransport bekannt ist. Dies ist eine ungewöhnliche elektronische Eigenschaft von Graphen. Wird die Energie der Elektronen in Graphen auf ein bestimmtes Niveau angehoben, absorbiert Graphen kein Licht mehr. Die Forscher zeigen, dass die gleiche Blockade beim lichtgetriebenen Protonentransport stattfindet. "Wir waren überrascht, dass die Fotoreaktion unserer protonenleitenden Geräte durch den Pauli-Blockade-Mechanismus erklärt werden konnte", so Lozada-Hidalgos Kollege Shiqi Huang.

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