利用阳光分解水分子以产生氢的方法

隶属于日本几个机构的一组研究人员开发了一种更好的方法,可以利用阳光将水分子分解为氢。在发表于《自然》杂志上的论文中,研究小组描述了他们的技术及其效果。Inscripta,Inc.的Simone Pokrant发表了《新闻与观点》文章,概述了科学家在尝试使用阳光进行电解时面临的问题,并在同一期刊上详细介绍了该团队的工作。

透射电子显微镜。a,b,由负载有Rh(0.1 wt%)/ Cr2O3(0.05 wt%)/ CoOOH(0.05 wt%)的SrTiO3:Al获得的选择区域电子衍射图(a)和颗粒的相应透射电子显微镜图像( b)。c,颗粒形态和晶体取向。图片来源:Nature(2020)。DOI:10.1038 / s41586-020-2278-9

研究背景

随着温室气体排放量的不断增加,地球继续变暖,科学家寻求替代燃烧汽车中汽油的方法,这是造成全球变暖的主要因素。研究的一个主要领域涉及用氢代替汽车中的汽油,当它燃烧时,它不会产生任何温室气体。但是,效率和经济问题阻碍了这些努力。

在这项新工作中,研究人员对使用钛酸锶(一种锶和钛的氧化物)进行了新的研究。自1970年代后期以来,科学家就知道它可以用于光催化分解水分子,但一直没有找到一种经济的方法来使用它。日本的研究人员已找到绕开其普遍使用的几个障碍的方法。

过程与结论

研究人员将几种新技术应用于钛酸锶作为光催化剂。首先涉及通过改善结晶度和减少晶格中的化学缺陷数量来抑制电荷复合。第二种技术涉及通过在结晶面上选择性沉积助催化剂来进一步抑制电荷重组。第三种技术涉及通过将铑助催化剂覆盖在由铬化合物制成的保护壳中来防止不希望的副反应。

这项技术的改进相结合,导致更高的外部量子效率得分(光子撞击光催化剂可用于分裂水分子的反应分数)-当在辐射测试中将其技术与光催化剂一起使用时,它们达到了96%光。在将他们的技术转换为实际条件之前,需要做更多的工作,但是研究人员认为他们的工作表明这种方法是可行的。

文章来源:phys.org

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