في الوقت الحاضر، هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج الهيدروجين من الطاقة الشمسية، إحداهما استخدام الخلايا الشمسية لتوليد الكهرباءوالذي هو فعال للغاية ولكن المعدات معقدة ومكلفةوالآخر هو استخدام أشعة الشمس لتفكيك المياه مباشرة، أي استخدام مواد أشباه الموصلات مثل أكسيد التيتانيوم لتفكيك جزيئات المياه تحت أشعة الشمس.

عندما تتعرض هذه "المادة التحفيزية الضوئية" المميزة لأشعة الشمس، فإنها تصطدم بالفوتونات في ضوء الشمس، وتثير "المحطة المتلقية" أزواج الإلكترونات والثقوب التي تحمل الطاقة.ثاني أكسيد التيتانيوم التقليدي لديه عيب قاتلوهذا يعني أن هذه الإلكترونات المنشطة والثقوب هي مثل سيارات السباق المفقودة،ومعظمهم سوف يعاد تجميعه ويُحطم في غضون جزء من مليون ثانية.

اكتشف فريق بحث أن المفتاح لحل المشاكل المذكورة أعلاه يكمن في "استبدال العناصر" و "جراحة التجميل الهيكلية".اختار الباحثون السكنديوم (Sc) كـ "مهندس تحويل"السكنديم لديه ثلاث "مهارات فريدة": أولا، نصف قطر أيونات السكنديم مشابهة لتيتانيوم، ويمكن تضمينها في الشبكة البلورية دون التسبب في تشوه هيكلي؛ ثانيا،يمكن لحالة الاستقرار المستقرة للسكنديوم +3 تحييد عدم التوازن في الشحنة الناجمة عن فترات الأكسجين الشاغرةثالثاً، يمكن لأطومات السكانديوم إعادة بناء الترتيب الذري البلورية على السطح والحصول على بنية مسطحة بلورية محددة.وبالتالي توجيه الإلكترونات والثقوب المصنوعة من الضوء للخروج من المختبر.

أظهرت المادة التحفيزية الضوئية المعدلة بالسكنديوم قفزة في الأداء: ارتفعت كفاءة فصل الشحنة المصنوعة من الضوء بأكثر من 200 مرة ،ومعدل الاستخدام الكمي للضوء فوق البنفسجي بطول موجة 360 نانومتر تجاوز 30%في ظل أشعة الشمس المحاكاة ، كانت كفاءة إنتاج الهيدروجين أعلى بـ 15 مرة من ثاني أكسيد التيتانيوم المبلغ عنه ، مما يضع رقماً قياسياً جديداً لهذا النظام المادي.إذا تم تصنيعها في لوحة تحفيز ضوئي مساحتها 100 متر مربع، الهيدروجين المنتج خلال يوم واحد من الإضاءة يمكن أن يقود سيارة تعمل بالهيدروجين لمدة 68 كيلومتراً.

سوزو كيه بي كيميكال كو، المحدودة يمكن أن توفر مواد تحفيزية ذات الصلة مثل أكسيد التيتانيوم، روتيل، معدن السكانديوم، أكسيد السكانديوم، سكانديوم كلوريد هيدرات، سكانديوم نترات هيدرات،اسكنديم أسيتات هيدرات و سكنديم كربونات هيدراتالرجاء الاتصالinfo@szkpchem.comأو086-18915544907.