سلول های نور الکتروشیمیایی

نور الکتروشیمیایی
نور الکتروشیمیایی یا همان الکتروشیمی نور که به Photoelectrochemical ( PEC ( معروف است از طیف نور )نور مرئی(
برای تولید انرژی الکتریکی استفاده می کند.
سلول نور الکتروشیمیایی :
این سلولها دارای چندین نوع هستند که همانند سلولهای الکتروشیمیایی دارای قطب آند و کاتد می باشند.
انواع سلول نور الکتروشیمیایی:
یک نوع از این سلولها دارای کاتد فلزی و آند نیمه رسانا می باشد. نیمه رساناهای استفاده شده در این سلولها به نور حساس
بوده و در آب غوطه ور می شوند. در اکثر نیمه رساناهای آندی با تابش نور، الکترون از شکافت انرژی نیمه رساناها عبور کرده
به لایه ظرفیت رسیده سپس به کاتد منتقل می شود. در عین حال نیمه رسانا که الکترون خود را از دست داده با ایجاد حفره
مثبت در آنها، از الکترولیت الکترون می گیرند )شکل 1( که در واقع این نوع سلولها یک نوع سلول فوتو الکترولیتی می باشد.

شکل 1- نیمه رسانای نوع n و p
برای مثال در هیدرولیز آب، آب توسط نیمه رسانا اکسید شده، گاز اکسیژن و یون های هیدروژن تولید می شود که این یون
ها در کاتد کاهش یافته و گاز هیدروژن تولید می شود )شکل 2(. در رابطه با سلول حاوی نیمه رسانای سیلسیم اکسید نیز
الکترود آندی شامل لایه ای از سیلسیم اکسید بر روی نیمه رسانای سیلیس است. این لایه اکسید متخلخل بوده و شرایط
انجام واکنش را در شرایط متفاوت اسیدی ، بازی و خنثی آب فراهم می کند.

شکل 2- هیدرولیز آب توسط سلول های نور الکتروشیمیاییایی
یک نوع دیگر از سلولهای نور الکتروشیمیایی سلولهایی هستند که حساس به رنگ می باشند و در اثر این حساسیت تولید
انرژی الکتریکی می کنند این نوع سلولها، سلولهای فوتوولتایی نامیده می شود.

شکل 3-سلولهای نور الکتروشیمیایی حساس به رنگ

شکل 4-سلول نور الکتروشیمیایی از نوع فتوولتایی
هر دو نوع سلولها، از نوع سلولهای خورشیدی می باشند به این ترتیب که عملکرد سلول فوتوالکتروشیمیایی استفاده از اثر
فوتوالکتریک برای تبدیل تشعشعات الکترومغناطیسی )معمولاً نور خورشید( به طور مستقیم به نیروی الکتریکی یا به چیزی
است که می تواند به راحتی برای تولید نیروی الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.

معایب و مزایای روش های تأمین انرژی:
روش اول الکتریسیته بیشتری مصرف می کند و در روش دوم بازده تولیدی کم است. اما در روش سوم هر دو ایراد روش اول و
دوم بر طرف شده است.

مزایا:
1. از نور خورشید به عنوان منبع نور استفاده می شود که رایگان بوده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
2. انرژی نورخورشید یک منبع انرژی پاک و تجدید پذیر است.
3. آب موردنیاز این واکنش ها از خود واکنش ها فراهم شده چون هیدروژن و هیدروکسید تولیدی از نیم واکنش ها با هم آب
تولید می نمایند.
4. استفاده از واکنش دهنده ها و کاتالیست های سمی و گرانقیمت در این روش ها حذف شده است.

کاربردهای سلولهای نور الکتروشیمیایی:
مهمترین کاربرد سلولهای نور الکتروشیمیایی هیدرولیز آب و تولید گاز هیدروژن و اکسیژن است. در این سلولها گاز هیدروژن
در کاتد و گاز اکسیژن در آند نیمه رسانای حساس به نور هستند.
کاربرد دیگر این سلولها، اکسیداسیون مواد آلی هست.

*گروه شیمی استان زنجان*