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工業(yè)光解水制氫用什么水-發(fā)現(xiàn)新品種
發(fā)布時(shí)間：2022-11-18 瀏覽量：2060
地底下的石油是一次性消耗品，什么能夠取代石油，成為人類下一代更廉價(jià)、更環(huán)保的能量來源？這是將會(huì)決定未來社會(huì)運(yùn)行邏輯的重要問題。但有一項(xiàng)研究的突破，讓氫能源的普遍利用的可能走向歷史舞臺(tái)！
在5月27號(hào)，日本東京大學(xué)有一項(xiàng)完美到幾乎令人驚訝的研究成果。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種神奇的催化劑，在這種催化劑的作用下，用光來分解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣的效率可以達(dá)到幾乎100%。
氫氣，是下一代能源的重要候選人之一。以往類似的讓光分解水產(chǎn)生氫氣的研究，反應(yīng)效率通常都在10%以下。這一次直接把效率提高到了理論上的最大值，也就是接近100%。
氫能源的好處主要有三點(diǎn)，首先，氫能源是一種能量密度更高的燃料。能量密度越高的燃料，在工業(yè)上往往就越劃算、第二點(diǎn)好處，是使用起來非常靈活，而且效率很高、第三點(diǎn)很重要，那就是氫能源可能是已知最環(huán)保的能源之一。它的燃燒產(chǎn)物就是水，真正實(shí)現(xiàn)了所謂零碳排放。
氫能源的發(fā)展一直比較緩慢，其中重要的原因之一，就是氫的制備一直是個(gè)問題。在氫制備的過程中，轉(zhuǎn)化效率太低，或者產(chǎn)生了大量碳排放，不如直接燒石油來得劃算。在在諸多制備氫能源的工藝?yán)锩?，被寄予很高期望的是通過光的照射，利用催化劑的中間作用，把水分解成氫氣和氧氣。因?yàn)殛柟夂退粌H在地球上隨處可見，而且光解水的制氫方式，整個(gè)過程非常清潔，對(duì)環(huán)境影響很小。但這種方法，在過去最重要的缺點(diǎn)就是效率太低，通常低于10%
東京大學(xué)的研究人員，發(fā)現(xiàn)這種經(jīng)過優(yōu)化之后的催化劑，在波長(zhǎng)350nm和360nm的兩個(gè)紫外線波段照射下，把接近96%的光能都轉(zhuǎn)化成了水分解后氫氣和氧氣中蘊(yùn)含的能量。而且實(shí)驗(yàn)中難免會(huì)有一些誤差和損耗，這個(gè)96%的效率已經(jīng)說明這種催化劑的轉(zhuǎn)化率很可能接近了理論上的最大值，也就是100%了。這讓通過太陽光分解水來產(chǎn)生氫能源的思路，看到了新的希望。
但是，這種催化劑距離實(shí)際的應(yīng)用還有一個(gè)重要的缺陷，那就是它只在紫外光的范圍內(nèi)，才有接近完美的催化效率。在波長(zhǎng)400nm以上的可見光范圍內(nèi)，它的轉(zhuǎn)化效率又迅速下降到了大概10%。而地球由于臭氧層的保護(hù)，太陽光紫外線的大部分都被擋在外太空了。所以這個(gè)催化劑直接投入工業(yè)使用還存在一些問題。
這一次東京大學(xué)的突破，第一次為接近完美的光解水反應(yīng)提供了實(shí)驗(yàn)證據(jù)。未來沿著類似的思路，某一天還真有可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，在可見光波段也有高效制備氫氣的催化劑。
人類歷史上每一次的能源革命，往往也伴隨著巨大的改變。氫能源值得我們關(guān)注！
