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水變氫氣作能源能否成功

2020-04-23

       秦皇島氫氣大家都知道,但是把水變成氫氣作為能源這個大家知道嗎?這到底是怎么回事呢?大家一起往下看吧。

       水,化學分子式H2O,秦皇島氫氣和氧氣的結合。從水中分離氫氣并非難事。然而,氫氣的收集和儲存一直是個技術難點,抑制了光解水制氫的實際應用。日前,中國科大的學者們破解了這一難題,該校微尺度物質科學國家實驗室江俊教授、趙瑾教授合作,利用第一性原理計算,提出了首個光解水制氫儲氫一體化的材料體系設計,該方案具有低成本、通用性、安全儲氫的優點。

   1、 光解水制氫發展一度停滯

      早在20世紀70年代,就有人提出了一個氫能經濟這一看似完美的可持續方案。以用之不竭的太陽光驅動,把水分解為氫氣和氧氣。

   “氫氣的產生,依賴于光生電子和空穴分別遷移到氧化和還原位點,使得二者間距必須小于電子的平均自由程,也就是10—50nm。如此短的間距不僅導致逆反應的發生無法避免,也增加了分離和收集氫氣的困難?!敝锌拼笙嚓P研究人員介紹說,另一方面,氫氣的安全存儲是一項長期的挑戰。氫氣與氧氣混合極易爆炸,十分危險。而常用的高壓液化后金屬儲氫成本高,使用不便。因此,在開發出低成本收集氫氣和安全儲氫的解決方案之前,太陽能光解水制氫無法得以有效的大規模應用。

   2、最新研究實現氫氣有效提純

     研究人員從諾貝爾獎獲得者、英國科學家安德烈·海姆爵士和中國科學技術大學吳恒安教授的研究工作得到啟發:石墨烯能夠隔絕所有氣體和液體,卻對質子能夠“網開一面”,大方放行。利用這一大自然給質子開的“方便之門”,江俊等設計了一種二維碳氮材料與石墨烯基材料復合的三明治結構。

    在這次的三明治結構體系中,碳氮材料夾在兩層官能團修飾的石墨烯中。在過程中,石墨烯僅僅為氫原子放行,而光解水產生的氫氣不能穿透石墨烯材料,導致光解水產生的氫氣分子將被安全地保留在三明治復合體系內;同時O2,OH等體系也無法進入復合體系,抑制了逆反應的發生,實現了高儲氫率下的安全儲氫。


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