플라스몬 강화 블랙 실리콘을 이용한 질소 환원을 위한 나노구조 광전화학 태양전지

암모니아(NH3)는 전 세계에서 가장 널리 생산되는 화학물질 중 하나입니다. 이는 많은 중요한 화학물질, 특히 비료 생산에 응용됩니다. 또한, 잠재적으로 중요한 에너지 저장 중간체이자 청정 에너지 운반체에도 사용될 수 있습니다. 그러나 암모니아 생산은 주로 화석 연료를 사용하며 현재 전 세계 CO2 배출량의 1.6% 이상(2015년 0.57 Gt)을 차지합니다. 여기에서는 대기 중의 N2를 암모니아로 변환하기 위해 플라스몬 강화 블랙 실리콘 기반의 태양열 구동 나노구조 광전화학 전지에 대해 설명합니다. 이 전지는 2 광원의 조명 하에서 13.3 mg m(-2) h(-1)의 수율을 생산합니다. 수율은 압력에 따라 증가하며, 본 연구에서 관찰된 최고 수율은 7 atm에서 60 mg m(-2) h(-1)였습니다. 반응물로서 아황산염이 존재할 때, 이 과정은 경제적으로 중요한 비료인 황산암모늄에 대한 직접적인 태양 에너지 경로를 제공합니다. 현재 수율은 실용적 응용에 부족하지만, 이 전지의 활성 재료에서 개선의 범위는 많습니다.