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高效稳定!科学家利用阳光从水中分离氧分子,可以更环保的方法生产氢

更新时间:2021-07-22 11:37

几十年来,世界各地的研讨人员一直在寻觅使用太阳能发生氢气作为清洁动力的要害反响的办法——将水分子分化成氢气和氧气。可是,这样的尽力大多都失利了,因为要完成这一点本钱太高,而企图以低本钱来操作又往往会导致糟糕的功能。

现在,德克萨斯大学奥斯汀分校的研讨人员发现了一种低本钱的办法来部分化决了这一问题——即使用阳光有用地从水中别离氧分子。

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最近宣布在《天然通讯》(Nature Communications)杂志上的这一发现,代表着咱们向更广泛地选用氢作为动力基础设施的要害部分迈进了一步。

早在20世纪70年代,研讨人员就在研讨使用太阳能出产氢气的可能性。可是,因为无法找到能够有用进行要害化学反响的设备所需求的资料,使得该办法无法成为干流办法。“事实证明,在水分化反响所需的条件下,长于吸收阳光的资料往往不安稳,而安稳的资料往往不长于吸收阳光。”

可是,这又带来了另一个应战——在硅中吸收阳光所发生的电子和空穴,有必要能够轻易地穿过二氧化硅层。这一般要求二氧化硅层不超越几纳米,这降低了它维护硅吸收器不被降解的有用性。

这一打破的要害在于,经过一层厚厚的二氧化硅层发明导电途径的办法,这种办法能够以较低的本钱进行出产,并可大规模出产。

为了完成这一方针,研讨团队使用了一种开始用于半导体电子芯片制作的技能。经过在二氧化硅层上涂上一层铝薄膜,然后对整个结构进行加热,构成了彻底衔接二氧化硅层的纳米级铝“尖峰”阵列。这些物质能够很简单地被镍或其他有助于催化水裂解反响的资料替代。

当被阳光照耀时,该设备能够有用地氧化水构成氧分子,一起在独自的电极上发生氢,并在长期运转下表现出超卓的安稳性。因为用于制作这些器材的技能一般用于半导体电子产品的制作,它们应该很简单大规模出产。

该团队现已提交了一份暂时专利申请,以使这项技能商业化。

接下来,该团队将经过进步反响速率来进步水分化过程中氧气部分的功率。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参阅来历:https://phys.org/news/2021-07-hydrogen-hard-major-hurdle.html

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