科学家开发新型光催化剂,可从海水中高效提取氢燃料

作者 | 发布日期 2017 年 10 月 12 日 12:45 | 分类 太阳能 , 尖端科技 , 环境科学
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【Technews科技新报】不被特斯拉看好的氢燃料电池汽车有新能量来源了。美国科学家开发出一种由混合材料组成的新型光催化剂,可以比现有方法更有效率从海水中提取氢,将使氢燃料成为现有化石燃料的可行性替代品。



许多汽车制造商如日本丰田、本田等,正在大量投资开发氢燃料电池汽车,透过燃料电池中氧与氢反应产生电力来推动电动机,再驱动车辆,汽车尾巴排出来的不再是废气而只是水。只不过,氢虽然是宇宙最丰富的元素,本地球上却主要存在化合物中,不能直接捕捉利用,必须从化石燃料或从其他能源中提取,不只需额外耗费大量能量,转换过程也易引起能量流失。目前提取氢的技术仍有诸多障碍待跨,电动车巨头、特斯拉总裁马斯克因而毫不吝啬的对氢燃料汽车泼冷水。

不过,美国中央佛罗里达大学(UCF)助理教授 Yang Yang 最近发布一种由二硫化钼(MoS2)和二氧化钛(TiO2)组成的光催化剂,可以利用太阳光将海水高效转化为氢气和氧气,研究发布在《能源与环境科学》期刊。

(Source:中央佛罗伦斯大学)

二氧化钛是水反应生成氢气和氧气的催化剂,也是最常见的光催化剂,研究指出,新型光催化剂是一种超薄二氧化钛薄膜,研究人员在表面蚀刻纳米结构孔隙,再用仅原子宽度的二硫化钼薄片涂覆凹痕,这类非金属、且元素蕴藏量丰富的混合材料,光催化活性可以透过等离子体效应增强,获得比其他材料更广泛的光照量,成为太阳能转化为化学燃料的优异催化剂,同时还能抵御海水的高盐度、腐蚀性等恶劣条件。

典型的催化剂只能将有限范围的光转化为能量,但新开发的混合材料能显著增加可被收获的光能范围,透过控制纳米片中硫的密度,它们可以从紫外-可见光到近红外光波长中产生至少是当前光催化剂的两倍能量。

到目前为止,制造氢燃料的过程效率偏低、成本高,且缺乏基础设施支持,但若这种纳米材料被大规模使用,或许可以成功帮助大量绿色能源生成,替代化石燃料。Yang Yang 表示,商业化之后,它可以促进海水与光照都充足的佛罗里达州经济。制造太阳能催化剂与太阳能电池板相比相对容易且便宜,目前研究人员正试图进一步提高性能,从而可从废水中分离出氢。

(首图来源:pixabay

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