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新工艺财经观察突破“裂水制氢”关键障碍 成本低廉有望大规模生产

2024-03-06 18:32:31 来源:倾延资

几十年来,世界各地的研讨人员一直在寻觅运用太阳能来出产清洁动力氢的办法,即分化水分子构成氢和氧的办法。可是,这些尽力大多以失利告终,由于做好它的本钱太高,而企图以低本钱完结的往往又作用欠安。

现在,来自美国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,可以完结上述反响的一半。其研讨成果被宣布在了《天然通讯》杂志上,代表着人类朝着将氢作为动力基础设施的要害运用部分迈进了一步。

早在20世纪70年代,研讨人员就在研讨运用太阳能出产氢气的或许性。可是,由于无法找到可以有用进行要害化学反响的设备所需的资料,使得该办法未能成为干流办法。 “你需求一种能吸收阳光的资料,一起在水分化反响发生时不会降解,”研讨人员表明,“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。”

“这些彼此抵触的需求唆使你走向一个看似不可避免的权衡,但经过将多种资料结合到一个设备中——一种能有用吸收阳光,如硅,另一种供给杰出的安稳性,如二氧化硅,这种抵触可以处理。”他们弥补道。

可是,这又带来了另一个应战,即在硅中吸收阳光所发生的电子和空穴有必要可以轻松地穿过二氧化硅层。这一般要求二氧化硅层不超越几个纳米,这降低了它维护硅吸收剂不被降解的有用性。

要打破这一妨碍的要害是运用一种经过厚厚的二氧化硅层发明导电途径的办法,这种办法可以以低本钱完成,并大规模出产。

为了完成这一方针,该团队运用了一种开端运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,就会构成纳米级的铝“尖峰”阵列,彻底衔接二氧化硅层。这些可以很简单地被镍或其他有助于催化水分化反响的资料所替代。

在阳光照射下,该设备可以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。由于制作这些器材所选用的技能一般用于半导体电子的制作,它们应该很简单大规模出产。 该团队现已提交了一份将该技能商业化的暂时专利申请。改进氢的生成办法是使其成为一种可行燃料来历的要害。现在大多数氢气出产是经过加热蒸汽和甲烷来完成的,但这在很大程度上依赖于化石燃料,并发生碳排放。

“绿色氢”是一种运用更环保的办法来出产氢的办法。而简化水割裂反响是这项尽力的要害部分。氢有潜力成为一种具有共同特性的重要可再生资源。它现已在重要的工业流程中发挥了重要作用,而且开端在汽车行业中呈现。此外,氢技能或许还会成为动力贮存的福音,当条件成熟时,氢技能可以贮存剩余的风能和太阳能。

往后,研讨小组将经过进步反响速度,进步水分化过程中氧气部分的功率。研讨人员的下一个首要应战是转移到反响方程式的另一半。

“咱们可以首要处理反响中的氧气侧,这是更具应战性的部分,”研讨人员说,“但你需求一起进行析氢和析氧反响,才干彻底分化水分子,所以这便是为什么咱们下一步要研讨运用这些主意来制作反响中氢部分的设备。”

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