klaudie schrieb am 11.12.2023 15:29:
DerWoDa schrieb am 10.12.2023 23:58:
a) Spielt der Partikel-Gap (Abstand) eine Rolle? Falls ein kleinerer Gap die Ausbeute erhöht, wie stehen die Chancen, dass man das technisch hinbekommt? -> potentiell geringerer Materialverbrauch und vorallem Flächenverbrauch.
Der Partikelabstand ist entscheidend. Der Mechanismus ist ein Energietransfer (Energie~1/r), kein Elektronenübergang via Tunneln. Der Energietransfer steigt mit kleinerem Au-Partikelradius. Technisch ist fraglich, ob dann diese geordnete Superstruktur noch herstellbar bleibt.
Vielen Dank erstmal für die weiterführenden Erläuterungen!
Zu diesem konkreten Punkt:
Das würde bedeuten, dass die Grenze dort zu suchen ist, wo überhaupt noch die Edukte in den Gap passen? Könnte man daraus nicht die maximal mögliche Effizienz abschätzen?
b) Kommt es nur auf die Fläche und nicht die Schichtdicke an? Könnten also deutlich dünnere Schichten den gleichen Effekt erzielen? -> geringer Materialverbrauch
Das Entscheidende ist die Oberfläche der Partikel. Offenbar braucht man eine Oberfläche als Träger. Grundsätzlich ist ein anderes Design denkbar. Der Vorteil ist wohl. das Au unf Pt-Partikel elektronisch voneinander isoliert sind, und keine direkte Kontaktfläche besitzen.
Also Bäumchen auf dem Substrat züchten? Die Idee hatte man mal vor Jahren bei Solarzellen, auch hier wegen der größeren Oberfläche, man hatte im Labormaßstab irgendwelche reflektierenden Partikel in die Zwischenräume gepackt, welche das einfallende Licht streuen. Da ich davon nichtsmehr gelesen habe, scheint das Bäumchen züchten in industriellem Maßstab ein Problem zu sein.
c) Was kostet die Herstellung der Partikel? Ist das Verfahren skalierbar? Was ist nötig eine Skalierbarkeit herzustellen? Wo liegen die Probleme?
Ich rate mal auf eine chemische Route, die dann eher leicht skalierbar ist. Fragwürdiger ist für mich die Langzeitstabilität des Ensembles, während es arbeitet. Was passiert, wenn eine strömende Flüssigkeit darüber geleitet wird.
Bei einer Ausbeute von 0,139 g_H2 auf 2,8m² dürfte sich die Strömungsgeschwindigkeit in Grenzen halten. Aber wie wirken sich Verunreinigungen aus? Das ist IRC auch das Problem bei herkömmlichen Kats.
Skeptisch bin ich ob der Verwendung von Al- und Mg-Nanopartikeln, da ihre Resonanzlage nicht im VIS-Bereich liegt und sie als sehr unedle Metalle viel schwieriger zu stabilisieren sind. Ich denke aber, die Autoren werden schon irgendwelche Vorstellungen zu Mg und Al haben.
Letzteres sollte die reinen Materialkosten senken, aber den Aufwand diese Strukturen zu erzeugen würde ich ähnlich einschätzen.
Tatsächlich wurden in der Vergangenheit diverse Verfahren zur direkten Erzeugung von H2 mittels Sonnenlicht ausprobiert.
Herr Khammas hat hier allerlei Verfahren gesammelt:
https://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_07_01_wasserstoff_herstellung.htm
Ich persönlich denke, dass es Kosten/Nutzen-technisch vermutlich interessanter ist Biomasse wachsen zu lassen. Der Wirkungsgrad liegt in einem ähnlichen Bereich wie der hier vorgestellte Kat, jedoch ist der Aufwand des Anbaus überschaubar. Daher können Pelletheizungen in etwa mit Gasheizungen, o.ä. konkurrieren - was nicht heißt dass die Holzgewinnung aktuell nachhaltig gefahren wird. Aber Holz wächst eben "quasi von selbst".
Danke nochmal für Dein Wissen
Gruß
DWD