Japanse wetenschappers volgen elektronenbeweging en zorgen voor revolutie in schone energietechnologie

Op 22 februari 2025 onthulde een gezamenlijk onderzoeksteam onder leiding van Dr. Yohei Cho van JAIST en Prof. Fumiaki Amano van de Tokyo Metropolitan University een nieuwe methode om de beweging van elektronen in realtime te volgen, wat mogelijk een transformatie van schone energietechnologieën teweeg kan brengen. De studie, gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society, beschrijft in detail hoe intensiteitsgemoduleerde fotostroomspectroscopie (IMPS) in combinatie met distributie van relaxatietijden (DRT) -analyse de identificatie mogelijk maakt van eerder onscheidbare ladings transport gedragingen. Deze innovatieve aanpak onthulde drie verschillende recombinatie mechanismen die energieverliezen veroorzaken bij foto-elektrochemische (PEC) watersplitsing: door overpenetratie geïnduceerde recombinatie (OPR), door overmatige gaten geïnduceerde recombinatie (EHR) en achterwaartse elektron-gat recombinatie (BER). De studie identificeerde ook een eerder onbekende trage reactie, de zogenaamde "satellietpiek", die cruciaal is voor het bepalen van de snelheidsbeperkende stap bij watersplitsing. "De ontdekking van de satellietpiek is cruciaal omdat deze ons helpt de snelheidsbeperkende stap bij watersplitsing te bepalen", aldus Dr. Cho. De bevindingen hebben implicaties die verder gaan dan de waterstofproductie en zich uitstrekken tot de vermindering van kooldioxide, de behandeling van afvalwater en de ontwikkeling van zelfreinigende oppervlakken. Onderzoekers zijn van mening dat dit werk de komende tien jaar kan leiden tot aanzienlijke vooruitgang in de halfgeleidertechnologie en schone energieoplossingen.