クロムは太陽電池パネルに革命をもたらす可能性がある

クロムは、スマートフォンの画面や太陽電池に使用される金属の安価で豊富な代替品として、大きな期待を集めています。

アンドリュー・ポール著 | 2023 年 8 月 16 日午前 10:00 EDT に公開

スマートフォンのスクリーンや太陽電池に使われている最も高価で調達が難しい材料の一部は、間もなく段階的に廃止され、より安価で指数関数的に普及した代替品が採用される可能性があります。 この代替品は新しい発見ではありません。実際、キッチン家電やオートバイに関連することが最も多いのです。

企業の冷蔵庫、工具、その他の品目が「ステンレス鋼」として宣伝されている場合は、必ずクロムが含まれていることに感謝する必要があります。 メーカーは長年、この硬くて光沢のある金属の防食特性を高く評価しており、それを鋼に添加することで劣化や変色を防ぐことができます。 一方、別の金属の上にクロムの薄い層を電気めっきすると、ハーレーダビッドソンのオートバイやホットロッド車を思い浮かべてください。一般にクロムめっきとして知られるものを生成します。 クロムは、可視スペクトル光の 70 パーセントと赤外線の 90 パーセントを反射します。

スイスのバーゼル大学のチームが最近Nature Chemistryに発表した研究結果によると、触媒や発光材料にクロムを注意深く置き換えると、伝統的な貴金属成分であるオスミウムやルテニウムとほぼ同じ効果が得られるが、コストは数分の1で済むという。 さらに、クロムは地殻内で高貴なメタ金属よりも 20,000 倍多く存在しており、どちらも金やプラチナとほぼ同じくらい希少です。

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インデペンデント紙が 8 月 14 日に説明したように、研究チームはまず、硬い分子骨格内で水素、炭素、窒素の隣にクロム原子を挿入しました。 この配列では、クロムは対応する貴金属よりもはるかに反応性が高く、同時に分子振動中のエネルギー損失を最小限に抑えました。

赤いランプで照射されると、クロム化合物は、植物の光合成と同じように、後で使用できるように分子内にエネルギーを蓄えます。 「このため、私たちの新しい材料を人工光合成に使用して太陽燃料を生産する可能性もあります」と、研究主任でバーゼル大学化学科教授のオリバー・ウェンガー氏は最近の声明で述べた。

貴金属の代替品に関する以前の研究では、鉄と銅を使用してある程度の成功を収める可能性が調査されていましたが、当初はクロムがどちらの選択肢よりもはるかに優れたパフォーマンスを発揮するようです。 そうは言っても、ウェンゲル氏は「発光材料や人工光合成における将来の応用に関して、最終的にどの金属が競争に勝つかは不透明のようだ」と認めている。

ウェンガー氏のチームは今後、研究を他の応用例でもテストできるよう規模を拡大し、赤、緑、青の色相を含む色スペクトル全体で分子が発光できるようにしたいと考えている。 さらに、その触媒特性を最適化することで、太陽光発電アレイで使用できる代替材料としてさらに推進される可能性があります。

Andrew Paul は、ポピュラー サイエンスのスタッフ ライターで、テクノロジー ニュースを担当しています。 以前は、The AV Club と Input に定期的に寄稿しており、最近の作品は Rolling Stone、Fangoria、GQ、Slate、NBC、および McSweeney's Internet Tendency でも取り上げられています。 彼はインディアナポリス郊外に住んでいます。