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【题  名】 给点儿阳光就造氢

【出  处】 中国科学报

【日  期】 2021.03.25

【作  者】 /

【关键词】 新闻资讯 科研信息 纳米多孔立方碳化硅 太阳能 氢气

【正  文】

 
   只借助阳光就能从水中“取出”氢气?近日,瑞典研究人员开发出一种新材料——纳米多孔立方碳化硅(3C-SiC),它可以捕获太阳能,并将水分解产生氢气。相关论文近日刊登于《美国化学学会—纳米》。
  该研究负责人、林雪平大学物理、化学和生物系高级讲师孙建武(音译)说:“人们需要新的可持续能源系统应对全球能源和环境挑战,例如二氧化碳排放增加和气候变化。”
  氢的能量密度是汽油的3倍,当氢气被用来产生能量时,唯一产物是纯水。然而,每生产1吨氢气,就会排放9~12吨二氧化碳。而利用太阳能分解水分子产生氢气是一种可持续的方法,而且不会导致二氧化碳排放。这种方法的一个主要优点是能将太阳能转化为可储存的燃料。
  “传统的太阳能电池在白天产生能量,但这些能量必须立即使用,或者储存在电池中。氢是一种很有前途的能源,它可以像汽油和柴油等传统燃料一样储存和运输。”孙建武说。
  为此,研究人员需要找到一种经济高效的材料,从而通过光电解将水分解成氢和氧。阳光中用来分解水的能量主要以紫外线和可见光的形式存在,因此,需要一种能够有效吸收这种辐射,进而产生电荷的材料。
  该研究小组最终开发出3C-SiC。这种碳化硅有许多非常小的孔,它们有很好的性能,可以利用阳光从水中获得氢气。实验显示,这种新型多孔材料可以有效捕捉和收集紫外线及大部分可见光。而且,多孔结构促进了所需能量电荷的分离,而小孔隙则提供了较大的活性表面积,增强了电荷转移,增加了反应位点的数量,从而进一步提高水分解效率。
  “我们已经证明纳米多孔3C-SiC具有更高的电荷分离效率,这使得水分解氢效率比使用平面碳化硅好得多。”孙建武说。



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