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「资讯」太阳能大批量制氢不是梦,新型催化剂

2018-12-12 05:57admin中国电力时空网
「资讯」太阳能大批量制氢不是梦,新型催化剂

【燃料电池蜗牛】一个由DGIST教授在能源科学和工程系的团队领导的研究小组成功地开发了一种新的催化剂合成方法,它可以利用太阳能有效地将水分解成氧气和氢。与现有的光催化剂法相比,该方法具有更高的产氢效率,有望促进氢气的大量生产。

由于化石能源的日益增多所引起的大气污染和全球变暖等日益严重的环境问题,氢作为下一代的一种生态能源正在引起人们的关注。因此,全球正在进行关于如何利用太阳能和光催化剂分解水来生产氢的研究。为了克服光催化剂仅在紫外光中与光发生反应的局限性,研究人员在光催化剂上掺杂氮(N)、硫(S)、磷(P)等双原子,或合成新型光催化剂,研制出一种对可见光有效反应的光催化剂。

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与美国加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的塞缪尔·毛教授的团队合作,余教授的研究团队开发了一种新的H掺杂光催化剂,方法是从二氧化钛的光催化剂表面除去氧气,并通过MgH 2分解将氢填充到催化剂中。包括可见光在内的长波长能量不能用于现有的白色二氧化钛,因为它具有较宽的带隙能量。然而,MgH 2还原技术的发展可以通过氧缺陷诱导和H掺杂来克服这一问题,同时还可以利用570 nm波长的太阳光。

MgH 2还原不仅可以合成本研究中所用的氧化钛,还可以合成由Zr、Zn、Fe等其它原子组成的氧化物。该方法适用于光催化剂、二次电池等多种领域。本研究合成的光催化剂的光催化活性是现有白钛白粉的四倍以上,且不易制造,有利于氢气的大量生产。

研究小组研制的光催化剂的另一个特点是,它比现有的用于制氢的二氧化钛光催化剂减少了更多的带隙,并能保持四倍高的活性,70天以上的稳定性。

这种新方法还可以与现有的光合作用不同,对可见光作出反应,从而克服了制氢的局限性。随着新型光催化剂的发展,制氢效率和稳定性都有了很大的提高,这将有助于在不久的将来推广氢能。

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余教授说:“这次开发的光催化剂是一种比现有的用于制氢的光催化剂方法性能更好的合成方法。这是一个非常简单的方法,它将大大有助于氢能源的商业化。通过对提高光催化剂效率和经济可行性的后续研究,我们将率先创造一种能够取代化石能源的稳定的氢能生产环境。“

这项研究已于8月10日发表在线版的“应用催化B:环境”上,这是一份在化学工程催化剂领域排名前1%的国际期刊。