شطر المياه ومعالجة الملوثات بالضوء المرئي
العنوان الرسمي للبراءة
طريقة للتحلل الضوئي التحفيزي وشطر الماء باستخدام مركب نانوي
العنوان الإنجليزي: Method of photocatalytic degradation and water splitting using nanocomposite
الاختراع
الاختراع
المشكلة
تعاني محفزات ضوئية شبه موصلة كثيرة من محدودية امتصاص الضوء المرئي أو سرعة إعادة اتحاد الإلكترون والفجوة أو انخفاض التوصيل أو قصر أطوال انتشار الحوامل، مما يقيد تحلل الملوثات وشطر الماء الكهروضوئي.
أهميتها
يمكن لمادة واحدة تعمل بالضوء المرئي وتخدم أبحاث المعالجة البيئية وشطر الماء أن توحد جهود التطوير، لكن مردود الغاز والفصل وتمعدن الملوثات واستخدام المؤكسد واسترجاع الجسيمات النانوية والثبات والتوسيع تتطلب تحققاً مستقلاً.
النهج
يجمع الإفصاح FeS2 وα-Fe2O3 وTiO2 وC3N4 في مركب نانوي يستخدم مع الضوء المرئي وجهد مطبق لشطر الماء أو مع مؤكسد للتحلل الضوئي للملوثات العضوية.
الجهات المستفيدة
تشمل الجهات المستفيدة المحتملة باحثي التحفيز الضوئي، ومختبرات تطور الهيدروجين والأكسجين، ومطوري معالجة مياه الصرف، ومصنعي الأقطاب الضوئية، ومجموعات المواد التي تدرس الوصلات شبه الموصلة متعددة المكونات.
القيمة المحتملة
تربط المنصة مادة شبه موصلة محددة من أربعة مكونات وتصنيعاً متعدد الخطوات وتطور الأكسجين والهيدروجين كهروضوئياً وتحلل الملوثات بالضوء المرئي.
الخلفية
الخلفية
يمكن للتحفيز الضوئي استخدام الإلكترونات والفجوات المتولدة بالضوء لتفاعلات كيميائية تشمل تحلل الملوثات وشطر الماء. ويدرس TiO2 على نطاق واسع، لكن فجوة طاقته تقارب 3.2 إلكترون فولت وينشط أساساً بالأشعة فوق البنفسجية، مما يحد استفادته من الطيف الشمسي. ويمكن لأكاسيد الحديد امتصاص الضوء المرئي لكنها قد تعاني سرعة إعادة اتحاد الشحنات وانخفاض التوصيل. لذلك تدرس المواد ثنائية الأبعاد والبنى المركبة لتحسين امتصاص الضوء وفصل الشحنات ومساحة التفاعل المتاحة والأداء الكهروضوئي.
نظرة تقنية
نظرة تقنية
يحتوي المركب النانوي المطالب به جسيمات FeS2 وα-Fe2O3 وجسيمات TiO2 وصفائح C3N4 النانوية، بنسبة Fe(II):Fe(III) من 0.50:1 إلى 1.15:1 ومتوسط حجم جسيمات من 100 إلى 400 نانومتر. وتغطي مطالبات مستقلة تطور الأكسجين بالضوء المرئي في KCl بتركيز 1.0 M عند 0.01 إلى 1.5 فولت، وتطور الهيدروجين عند −1.2 إلى −0.01 فولت، وتحلل الملوثات باستخدام فوق أكسيد الهيدروجين أو البيرسلفات. وتنص مطالبة على تحلل 70 إلى 99% خلال 180 دقيقة.
التطبيقات المحتملة
التطبيقات المحتملة
- توليد كهروضوئي محتمل للأكسجين من الماء.
- توليد كهروضوئي محتمل للهيدروجين من الماء.
- دراسات تحلل ملوثات المياه العضوية بالضوء المرئي.
- أبحاث الأقطاب والمحفزات شبه الموصلة متعددة المكونات.
المزايا المدعومة بالمعلومات
المزايا المدعومة بالمعلومات
- يجمع أربعة مكونات شبه موصلة في منصة مركب نانوي واحدة.
- يستهدف التشغيل بالضوء المرئي لشطر الماء والتحلل معاً.
- يحدد معاملات التصنيع والتركيب وحجم الجسيمات والكيمياء الكهربائية.
- يدعم طرق تطور الأكسجين وتطور الهيدروجين وتحلل الملوثات.
مرحلة التطوير
مرحلة التطوير
يصف منشور البراءة التصنيع ويبلغ عن نطاقات لمعاملات كهروكيميائية وتحلل الملوثات؛ لم يثبت التسويق، ولم يتم التحقق بشكل مستقل من الأداء المبلغ عنه أو من مرحلة التطوير.
الفرصة التجارية
الفرصة التجارية
يمكن أن تدعم المنصة برامج للأقطاب الضوئية أو المحفزات الضوئية أو الأبحاث المشتركة بين الماء والطاقة. وينبغي للتقييم التجاري التحقق منفصلاً من كفاءة إنتاج الغاز ونقاوته والتآكل الضوئي طويل الأجل وتمعدن الملوثات ونواتجها واستهلاك المؤكسد ومناولة الإلكتروليت واسترجاع المادة وإضاءة المفاعل والأداء عند مقياس مفيد ضمن ظروف تشغيل ممثلة.
تصنيفات البراءة
تصنيفات البراءة
التصنيف الدولي للبراءات WIPO IPC
- A62D3/115وسائل كيميائية لإطفاء الحرائق؛ جعل المواد الضارة غير ضارة كيميائيًا؛ مواد للأغطية أو الملابس الواقية وأجزاء أقنعة الغاز وأجهزة التنفس
- A62D3/38وسائل كيميائية لإطفاء الحرائق؛ جعل المواد الضارة غير ضارة كيميائيًا؛ مواد للأغطية أو الملابس الواقية وأجزاء أقنعة الغاز وأجهزة التنفس
التصنيف التعاوني للبراءات CPC
- A62D3/115وسائل كيميائية لإطفاء الحرائق؛ جعل المواد الضارة غير ضارة كيميائيًا؛ مواد للأغطية أو الملابس الواقية وأجزاء أقنعة الغاز وأجهزة التنفس
- A62D3/38وسائل كيميائية لإطفاء الحرائق؛ جعل المواد الضارة غير ضارة كيميائيًا؛ مواد للأغطية أو الملابس الواقية وأجزاء أقنعة الغاز وأجهزة التنفس
- C25B1/04العمليات الإلكتروليتية أو عمليات الرحلان الكهربائي لإنتاج المركبات أو اللافلزات؛ أجهزتها
- A62D2101/20وسائل كيميائية لإطفاء الحرائق؛ جعل المواد الضارة غير ضارة كيميائيًا؛ مواد للأغطية أو الملابس الواقية وأجزاء أقنعة الغاز وأجهزة التنفس
- A62D2203/04وسائل كيميائية لإطفاء الحرائق؛ جعل المواد الضارة غير ضارة كيميائيًا؛ مواد للأغطية أو الملابس الواقية وأجزاء أقنعة الغاز وأجهزة التنفس
- Y02E60/36خفض انبعاثات غازات الدفيئة [GHG] المتصلة بتوليد الطاقة أو نقلها أو توزيعها
المخترعون
المخترعون
- المخترع الأولمحمد خيري عبد الفتاح عمران
- مخترعمحمد مختار محمد
- مخترعجمال عويس السيد عويس
- مخترعإيناس إبراهيم عبد المنعم محمد
- مخترعبابكر يعقوب الهادي عبد الخير
الكلمات المفتاحية
الكلمات المفتاحية
- التحفيز الضوئي
- شطر الماء
- تطور الهيدروجين
- تطور الأكسجين
- FeS2
- α-Fe2O3
- TiO2
- C3N4
- تحلل الملوثات
وثيقة البراءة والرسومات
وثيقة البراءة والرسومات
رُبط منشور البراءة بهذا السجل. وتبقى الرسومات داخل الوثيقة، ولم تُزوّد حزمة وسائط عامة منفصلة ومعتمدة للنشر.