SZTE Info

Kiemelt_Janaky

Új eredmények - A napenergia kiaknázását elősegítő SZTE-kutatások Janáky Csaba irányításával

A napenergia kémiai energiává alakításával foglalkozó kutatók képzésére nemzetközi konzorciumi tagként nyert H2020 pályázati támogatást, illetve a napelemekben használatos anyagcsaládot, a perovszkitokat vizsgálva, régi elektrokémiai elveket alkalmazva jutott új és izgalmas eredményekre Janáky Csaba, az MTA–SZTE Lendület Fotoelektrokémiai Kutatócsoport vezetője, az SZTE TTIK kutatója.

Cikk nyomtatásCikk nyomtatás
Link küldésLink küldés

A napenergia kiaknázását esősegítő korábbi kutatási témáiban elmélyedve jutott új, a gyakorlati életben is hasznosítható eredményekre Janáky Csaba. Az Európai Kutatási Tanács (ERC) 2016. évi pályázatán is sikeres kutató 2014 óta vezeti az MTA–SZTE Lendület Fotoelektrokémiai Kutatócsoport, illetve a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Kar Kémiai Intézet Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszékének egyetemi adjunktusa.

 

 

„Lyukaktól” függ a napelem-alkotó anyag (in)stabilitása?

 

Instabilak. Ez a legnagyobb probléma a napelemekben használatos perovszkit-család tagjaival. Holott ezek az összetett anyagok ígéretesek, nagy az aktivitásuk, kevés kell belőlük, olcsók, gyorsan előállíthatóak – vont mérleget Janáky Csaba, az SZTE TTIK adjunktusa.

 

A perovszkit eredetileg a kalcium-titanát oxidásvány felfedezőjéről kapta a nevét. Általánosságban az ABX3 összetételű, és a kalcium titanáttal megegyező kristályszerkezettel rendelkező anyagokat hívjuk perovszkitoknak. Napelemekben a halogenid-ionokat tartalmazó képviselőiket vizsgálják.


A perovszkit anyagcsalád tagjai miért nem stabilak? – tette fel a kérdést önmagának is a szegedi egyetem kutatója.


Janaky_JACS_cimlappal

 

– Amikor megvilágítunk egy félvezetőt, akkor – a fényből érkező fotonok hatására – létrejönnek a „töltéshordozók”, azaz az „elektron és lyuk”-párok. Minden kísérletnél ugyanannyi „elektron és lyuk” jön létre. Ezért nehéz elkülöníteni, hogy az „elektronokhoz” vagy a „lyukakhoz” kötődik a perovszkit anyagcsalád instabilitása – magyarázta.

 

Az „elektronoknak” vagy a „lyukaknak" van nagyobb szerepe a perovszkit anyagok instabilitásában vagy degradációjában? E kérdésükre kísérletekkel keresték a választ a szegedi kutatók. Fény helyett elektrokémiai módszert alkalmaztak.

 

– Egy elektrokémiai cellában, attól függően, hogy arra milyen feszültséget kapcsolunk a munkaelektródra, vagy „elektronokat” vagy „lyukakat” raktunk a kiválasztott perovszkitra – érzékeltette új, eddig még senki által nem alkalmazott elektrokémiai mérési módszerük lényegét Janáky Csaba.

 

Összetett, mert két – pontosabban bróm és jód – aniont tartalmazó perovszkittal dolgoztak a szegedi kutatók. Miért? Azért éppen e két halogént „vegyítették”, mert így az anyag optikai tulajdonságai hangolhatóakká váltak. Ez különösen fontos, annak érdekében, hogy a napfény spektrumának minél nagyobb részét nyelje el az anyag.

 

– Azt tapasztaltuk, hogy ha a perovszkitunkat oxidáljuk, vagyis „lyukakat” pakolunk rá, akkor a jodid fokozatosan eltávozik és csak a bromid marad. Ugyanakkor nem esik szét az anyag, hanem visszamarad egy olyan perovszkit, amelyben csak bromid található. E folyamat elemi lépéseit vizsgálva arra a következtetésre jutottunk, hogy a töltéshordozók közül a „lyukakhoz” kötődik a vegyes perovszkitok instabilitása – összegzett Janáky Csaba.

 

 

Elméleti eredményből gyakorlati módszer

 

Egy jól alkalmazható és a gyakorlatban is hasznosítható modell-rendszert dolgoztak ki az SZTE kutatói.

 

– Kísérlettel igazoltuk, számszerűen kimutattuk, amit az elméleti kémikusok a számításaik alapján sejteni véltek: két „lyuk” kell ahhoz, hogy két jodid kijöjjön egy jód molekula formájában ebből a perovszkit anyagból– mutatta a Journal of the American Chemical Society, azaz a JACS 2019. július 10-i száma címlapján szereplő cikküket Janáky Csaba. – Tehát a „lyukak” indítják el a – többek között a napelemekben is használt – perovszkitok degradációs folyamatát.


JACS_cimlap

A JACS-béli publikáció 6 szerzője közül az egyik az SZTE díszdoktori címének várományosa, Prashant V Kamat professzor, mellette két olasz elméleti kémikus is a szegedi kutató-csoport partnere. A szerzők névsorának élén szereplő Samu Gergely és Balog Ádám, valamint a sort záró Janáky Csaba az SZTE kutatója.

 

– A degradációs folyamat megelőzhető, ha olyan perovszkit-határfelületeket hozunk létre, amelyeken keresztül ezeket a „lyukakat” gyorsan el lehet távolítani. Másképpen fogalmazva: a „lyukak” nem halmozódnak fel, így nincs idejük arra, hogy elindítsák az oxidációs folyamatot – zárta magyarázatát Janáky Csaba. – Korábbi cikkeinkben is a perovszkitok, azaz a napelemekben használt optikailag aktív réteg határfelületeinek a fontosságára hívtuk föl a figyelmet. Ugyanis megfelelő „elektron- és lyuk”-szelektív felülettel befolyásolható a perovszkit stabilitása.

 

A több száz féle és kristályszerkezetű perovszkit stabilitásának a gyors vizsgálatára is kiváló az SZTE kutatói által kidolgozott elektrokémiai módszer. Ezzel időt és pénzt takaríthatnak meg a napelemek kutatói és fejlesztői.

 

– Módszerünkkel előre tudjuk jelezni a különböző perovszkitok stabilitását. Sőt: arra is javaslatot teszünk, hogy az adott vizsgált perovszkitot milyen „lyuk”-vezető vagy „elektron”-vezető anyaggal érdemes kombinálni ahhoz, hogy lassuljon a degradáció – összegezte a JACS-beli cikkben kifejtett módszerbéli újítás gyakorlati hasznát az SZTE-kutató. Janáky Csaba elárulta: eredményeikre építve új projekten, azaz teszt-protokoll kidolgozásán fáradoznak. Így a nemrégiben vásárolt atomi rétegleválasztó (ALD) berendezésüket is hasznosítják.

 

 

Az SZTE-t erősíti az MSCA-ITN siker

 

A kicsi nyerési eséllyel biztató Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Networks (MSCA-ITN) program keretében, nemzetközi konzorciumi tagként kapott támogatást Janáky Csaba. Az SZTE TTIK adjunktusa a napenergia kémiai energiává alakításával foglalkozó, 2020-ban induló és 2024-ben záruló uniós kutatóképzési programban vesz részt.


Janaky_Bencsik_3

 

A 9 egyetemi és kutatóintézeti partner – közte az University of Cambridge, a Max Planck Institute of Colloids and Interfaces –, továbbá 3 ipari résztvevő közös kutatóképző pályázata egy jól definiálható téma, a napenergia kémiai energiává alakítását célozza. A kompetitív, 5 százalék körüli sikerrátájú pályázat összesen 15 doktorandusz képzését szolgálja. A közösen kidolgozott programból az SZTE-beli csoportunkra eső támogatás 500 ezer euró – összegzett Janáky Csaba.

 

A kutatói mobilitást támogató MSCA-ITN révén 2020 őszén 2 új doktorandusz érkezik Janáky Csaba MTA–SZTE Lendület Fotoelektrokémiai Kutatócsoportjába.

 

– A PhD-hallgatók e program révén nemcsak azt tanulják meg, amit itt amúgy is látnának, hanem megismerik a többi konzorciumi partner munkáját is, hiszen rendszeresen rész vesznek majd a közös tréningeken – magyarázta a szegedi kutató. – A mi két új doktoranduszunknak fél évet el kell tölteniük egy másik partnernél, mint ahogy én is fogadok majd két másik fiatalt 6 hónapos képzésre.

 

Az élvonalbeli tudományos vérkeringésbe került be ezzel a pályázati sikerrel az SZTE TTIK Kémiai Intézet Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszéke.

 

Az SZTE legújabb, nálunk működtetett berendezésével, a Magyarországon is egyedülálló atomi rétegleválasztó készüléken fog dolgozni az egyik doktorandusz, míg a másik abba a munkába kapcsolódik be, ami a perovszkitok stabilitását vizsgálja – árulta el Janáky Csaba, aki immár a tudományterülete élmezőnyének tagja. Kutatói sikereinek elismerése, hogy ezen MSCA-ITN projekt záró konferenciájának 2024-ben a Szegedi Tudományegyetem adhat otthont.

 

*

A Marie Sklodowska Curie Innovativ Training Network (MSCA ITN) program egyetemek, kutatóintézetek és vállalatok nemzetközi konzorciuma által összeállított kutatási terve alapján fiatal kutatók képzését finanszírozza doktori programon keresztül. A nemzetközi program jellemzői: interdiszciplinaritás, mobilitás és interszektoralitás. A projekt boardjában konzorciumi vagy társult tagként jelen vannak vállalatok is, hogy a hallgatók olyan környezetben dolgozzanak, ahol látják az interszektorális kapcsolatok fontosságát, illetve az alapkutatási eredmények ipari hasznosítását.

 

 

 

SZTEinfo – Ú. I.

Fotók: Újszászi Ilona

 

Az ERC és az MTA Lendület programja által támogatott, Junior Prima-díjas, korábban SZTE Sófi-ösztöndíjas Janáky Csaba eddigi eredményeiről az SZTE Hírportálján korábban is írtunk:

 

Szén-dioxid reaktort fejleszt a Szegedi Tudományegyetem és a ThalesNano Zrt.

 

Úttörő módszerek és eredmények az MTA-SZTE Lendület Fotoelektrokémiai Kutatócsoportban

 

Janáky Csaba, az SZTE vegyésze az Európai Unió legjobb kutatói között

 

Nagy kockázat nagy haszon - a Nobel-díjas Oláh György koncepciójához is kapcsolódnak Janáky Csaba kutatásai

 

MTA Lendület kutatócsoportok a Szegedi Tudományegyetemen

 

Szabadegyetem - Szeged XVI. szemeszter: Tüzelőanyagok előállítása napenergia segítségével


Junior Prima díjat vett át Janáky Csaba, az SZTE kutatója

Cikk nyomtatásCikk nyomtatás
Link küldésLink küldés

esza_felso

SZTEmagazin

2019. szeptember 30.

IMG_6486

Dr. Piros Györgyit belgyógyász-kardiológust, az SZTE Szent-Györgyi Albert Klinikai Központ II. sz. Belgyógyászati Klinika és Kardiológiai Központ osztályvezető főorvosát és testvérét, Piros Ildikót, Kossuth- és Jászai Mari-díjas színésznőt páros interjúnkban a szívről kérdeztük. Arról a szívről, amit sokat emlegetünk, de alig ismerünk.

SZTEtelevízió

2019. augusztus 07.

kiemelt_Berenyi_Antal

Berényi Antal, az SZTE Általános Orvostudományi Kar Élettani Intézet adjunktusa és kutatócsoportja azonosította azt az agyterületet, amely azoknak a ritmusoknak a keletkezéséért felelős, amelyek alvás közben a rövidtávú memóriából áttöltik az emléknyomokat a hosszú távú memóriába. A felfedezés segít annak a megértésében, miként tudunk emlékezni. Azt is felderítették, hogy a különböző epilepszia-típusok hogyan alakulnak ki az agyban. A kutatócsoport munkájáról dokumentumfilmben mesél az SZTE agykutatója.

Eseménynaptár

Eseménynaptár RSS

Rendezvénynaptár *

  • október 21. 09:15 - 25. 17:00
    The BIOMAT 2019 International Symposium will be held at University of Szeged, Bolyai Institute and Hungarian Academy of Sciences, Hungary. The participation in the BIOMAT 2019 International Symposium is another great opportunity for research students and young postdocs to exchange scientific feedback with their colleagues from several countries, in the best tradition of the BIOMAT Symposium Series.
  • október 21.
    12:10 - 12:20
  • október 21.
    16:30 - 18:30
    Az SZTE JGYPK Gyógypedagógus-képző Intézete és a Mentor(h)áló az új tanévben is folytatja közkedvelt műhelysorozatát.
    A műhelyfoglalkozáson való részvétel ingyenes, de regisztrációhoz kötött!
  • október 21.
    18:00 - 19:00
    Beszélgetőtárs: Bene Zoltán író
    Mi köze van az ellopott, tömör arany Fabergé-tojásnak a Patyomkin páncéloshoz? Túlélheti-e valaki a 20. század három legnagyobb közlekedési katasztrófáját? Mi történik, ha Nikola Teslának rossz napja van? [...] És egyáltalán, miért ír egy zeneszerző képzeletbeli családregényt?
  • október 21.
    18:00 - 19:00
    Megnyitja: Tóth István ezredes, MH 5. Bocskai István Lövészdandár parancsnokhelyettes
    Tordai Kamilla az egyetemi évek után a Magyar Honvédség 5. Bocskai István Lövészdandár hódmezővásárhelyi helyőrségében kezdett el dolgozni, ahol immár két éve dokumentálja a Zrínyi Miklós Laktanya falai között a különböző harcászati foglalkozásokat, gyakorlatokat, városi rendezvényeket. Fotóválogatása a katonák mindennapjait, izgalmakkal teli életüket mutatja be.
    Megtekinthető október 31-ig, hétköznapokon 08.00-22.00, szombaton 09.00-20.00 óráig.