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水变氢气作能源 能否成功?

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2022-09-26 14:27:00【

 水,化学式H2O,氢和氧的组合。从水中分离氢并不困难。然而,氢的收集和储存一直是一个技术难题,阻碍了水光解制氢的实际应用。最近,中国科技大学的科学家解决了这个问题。大学微尺度材料科学国家实验室的蒋军教授和赵瑾教授合作提出了第一个通过水的光解将氢储存和氢生产集成在一起的材料系统设计。该系统具有低成本、多功能和安全储氢的优点。

由于水的光解作用而停滞不前的制氢发展

早在20世纪70年代,就有人提出了一个看似完美的氢能工业可持续发展计划。在取之不尽的阳光的驱使下,水被分解成氢和氧。

“氢的生成取决于光生电子和空穴向氧化或还原位点的迁移,因此它们之间的距离必须小于电子的平均自由路径,即10-50nm。如此短的距离不仅导致不可避免反应发生,而且增加了r进行分离和收集。基因“另一方面,中国科技大学的相关研究人员认为,氢的安全储存是一个长期的挑战。氢和氧的混合物具有极强的爆炸性和危险性。通常高压液化后的金属氢储存价格昂贵,使用起来不舒服。由于成本低廉的储氢集氢和安全储氢解决方案,太阳能水裂解制氢无法大规模有效应用。

实现有效氢气净化的最新研究

研究人员受到了诺贝尔奖获得者、英国科学家安德烈·海姆爵士和中国科技大学吴恒安教授的研究工作的启发:石墨烯可以分离所有气体和液体,但它可以为质子打开“一面”并大量释放。Jiang Jun等人利用这个对质子自然开放的“方便门”,设计了一个由二维碳氮材料和石墨烯材料组成的三明治结构。

在这种三明治结构体系中,碳氮材料被夹在两层石墨烯中,由官能团修饰。石墨烯仅为氢原子释放,而水光解产生的氢不能穿透石墨烯材料,因此水光解生成的氢分子安全地保留在夹层复合体系中;同时,O2、OH和其他系统不能穿透复合系统,这抑制了反向反应的发生,实现了高储氢率下的安全储氢。