极其高效的光催化仅利用阳光即可将自来水转化为氢气

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导读 氢气作为能源是可持续经济的重要组成部分。得益于燃料电池,卡车、火车和汽车不仅已经使用氢气运行。氢气还用于钢铁生产、化学工业以及作为

氢气作为能源是可持续经济的重要组成部分。得益于燃料电池,卡车、火车和汽车不仅已经使用氢气运行。氢气还用于钢铁生产、化学工业以及作为可再生能源的存储介质。

然而,氢气的生产仍有改进的空间。尽管天然气生产在未来很可能会被排除,但目前天然气价格无与伦比便宜,电解需要电力。只要可再生能源无法提供充足的电力,氢气的生产效率就会低于直接使用或使用电池储存等方式。

这使得俄勒冈州立大学研究小组所采用的方法显得更加巧妙。由金属和有机元素制成的框架结构具有纳米级的孔隙,仅需阳光直射即可从普通水中提取纯氢。

其原理称为光催化。化学过程仅通过吸收来自太阳光的光子来触发。基本技术已经为人所知。然而,之前使用锌、铟或钛的设计只能利用0.3%到0.7%的入射太阳能来生产氢气。

通过优化结构并使用非常稀有的过渡金属钌,效率可以提高到10.0%,即提高了15到30倍。尽管该值仍远低于商用太阳能电池的转化率,但氢气是直接获得的,无需绕道,因此不会有任何进一步的能量损失。

在实验中,每小时可获得10,000微摩尔氢气和1克水。虽然化学家和材料研究人员已经对此印象深刻,但这种转化可能会对其他人有所帮助。

水中含有的氢气在一小时内几乎可以溶解掉20%。这意味着50升(13加仑)的水足以在一小时内获得一公斤氢气。在使用普通动力水进行的测试中,这一速度稍慢一些。大约需要60升(16加仑)。

不到100平方米(1,000平方英尺)的面积就足够了。毕竟,一公斤氢气足以行驶近100公里(60英里)或为房屋供暖几个小时。

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