Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню
Advantages of the use of silicon and porous silicon (PS) for the chemical production of hydrogen have been analyzed and compared with other fuels. An analytic expression is derived for the dependence of the volume of hydrogen produced at the PS interaction with water on the material porosity, as wel...
Saved in:
| Date: | 2019 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | English Ukrainian |
| Published: |
Publishing house "Academperiodika"
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019104 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Ukrainian Journal of Physics |
Institution
Ukrainian Journal of Physics| _version_ | 1863131271808417792 |
|---|---|
| author | Manilov, A. I. |
| author_facet | Manilov, A. I. |
| author_sort | Manilov, A. I. |
| baseUrl_str | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-04-16T20:22:41Z |
| description | Advantages of the use of silicon and porous silicon (PS) for the chemical production of hydrogen have been analyzed and compared with other fuels. An analytic expression is derived for the dependence of the volume of hydrogen produced at the PS interaction with water on the material porosity, as well as for the corresponding energy yield, when the produced gas is used in the power sources of electronic systems. It is found that the silicon porosity growth results in a reduction of the total volume of hydrogen released in the reaction with water, as compared with the amount of H2 obtained from the initial quantity of raw silicon. This effect is explained by significant losses of a material at PS formation. The ratio between the accumulation of hydrogen in the PS material and silicon losses in the etchant is determined to be optimal for the silicon porosity in the interval of 60–70%. When applying the produced hydrogen in fuel cells, the etching of silicon provides a growth of the output power, but reduces the total amount of the produced energy. Those mechanisms are analyzed to demonstrate the inexpediency of using the composites on the basis of pure nano-PS for the photocatalytic water dissociation. |
| doi_str_mv | 10.15407/ujpe61.03.0233 |
| first_indexed | 2025-10-02T01:15:51Z |
| format | Article |
| id | ujp2-article-2019104 |
| institution | Ukrainian Journal of Physics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English Ukrainian |
| last_indexed | 2025-10-02T01:15:51Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Publishing house "Academperiodika" |
| record_format | ojs |
| spelling | ujp2-article-20191042019-04-16T20:22:41Z Problems of Application of Porous Silicon to Chemical and Photocatalytic Production of Hydrogen Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню Manilov, A. I. поруватий кремнiй дисоцiацiя води водень porous silicon water dissociation hydrogen - Advantages of the use of silicon and porous silicon (PS) for the chemical production of hydrogen have been analyzed and compared with other fuels. An analytic expression is derived for the dependence of the volume of hydrogen produced at the PS interaction with water on the material porosity, as well as for the corresponding energy yield, when the produced gas is used in the power sources of electronic systems. It is found that the silicon porosity growth results in a reduction of the total volume of hydrogen released in the reaction with water, as compared with the amount of H2 obtained from the initial quantity of raw silicon. This effect is explained by significant losses of a material at PS formation. The ratio between the accumulation of hydrogen in the PS material and silicon losses in the etchant is determined to be optimal for the silicon porosity in the interval of 60–70%. When applying the produced hydrogen in fuel cells, the etching of silicon provides a growth of the output power, but reduces the total amount of the produced energy. Those mechanisms are analyzed to demonstrate the inexpediency of using the composites on the basis of pure nano-PS for the photocatalytic water dissociation. Проаналiзовано переваги кремнiю i поруватого кремнiю (ПК) як хiмiчних джерел водню, порiвняно з iншими видами палива. В аналiтичному виглядi отримано залежнiсть об’єму водню, виробленого при взаємодiї з водою, вiд поруватостi матерiалу та вiдповiдний енергетичний вихiд при застосуваннi газу у джерелах живлення електронних систем. Розраховано, що зростання поруватостi кремнiю супроводжується спаданням загального об’єму водню, видiленого при реакцiї з водою, порiвняно до рiвня видобутку Н2 з вихiдної кремнiєвої сировини. Закономiрнiсть пояснюється суттєвими втратами матерiалу протягом виготовлення ПК. Визначено, що оптимальне спiввiдношення мiж накопиченням водню у матерiалi i втратами кремнiю у травнику вiдповiдає поруватостi 60–70%. При застосуваннi утвореного водню у паливних елементах, травлення кремнiю забезпечує рiст потужностi джерела живлення, але зменшує його загальний енергоресурс. На основi зазначених механiзмiв показано недоцiльнiсть застосовування композитiв на основi чистого наноПК для фотокаталiтичної дисоцiацiї води. Publishing house "Academperiodika" 2019-01-06 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019104 10.15407/ujpe61.03.0233 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 61 No. 3 (2016); 233 Український фізичний журнал; Том 61 № 3 (2016); 233 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe61.03 en uk https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019104/1006 https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019104/1007 Copyright (c) 2019 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| spellingShingle | поруватий кремнiй дисоцiацiя води водень Manilov, A. I. Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню |
| title | Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню |
| title_alt | Problems of Application of Porous Silicon to Chemical and Photocatalytic Production of Hydrogen |
| title_full | Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню |
| title_fullStr | Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню |
| title_full_unstemmed | Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню |
| title_short | Проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню |
| title_sort | проблеми застосування поруватого кремнiю для хiмiчного та фотокаталiтичного виробництва водню |
| topic | поруватий кремнiй дисоцiацiя води водень |
| topic_facet | поруватий кремнiй дисоцiацiя води водень porous silicon water dissociation hydrogen - |
| url | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019104 |
| work_keys_str_mv | AT manilovai problemsofapplicationofporoussilicontochemicalandphotocatalyticproductionofhydrogen AT manilovai problemizastosuvannâporuvatogokremniûdlâhimičnogotafotokatalitičnogovirobnictvavodnû |