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國家納米科學中心在光催化制氫裝置取得系列進展
2020-12-23

       納米科學中心的帕克·於陵研究員課題組在光催化制氫裝置方面取得了一系列新進展,研究成果發表在《納米能源》(2020,67,104287)、《今日納米》(DOI:10.1016/j.nantod.2020.100968)和《Angew》上?;瘜W。Int。艾德。(DOI)

      目前,工業制氫主要依靠煤和天然氣重整,這加劇了不可再生能源的消耗和環境污染。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源(約4×1020J/h),通過光催化將其轉化為清潔高效的氫能,是解決上述問題的理想途徑。近幾十年來,這一領域的研究備受關注。帕克·於陵的研究小組通過光催化分解水和甲酸實現了高效穩定的光催化制氫裝置,并對該工藝的合理評價提出了系統的分析和建議。太陽能光催化制氫裝置有兩種類型,即完全分解水制氫(2H2O→2H2+O2)和半反應分解水制氫(H2O+犧牲劑→H2+氧化產物)。在過去的幾十年里,水的凈化取得了很大的進步,但仍然存在許多不可逾越的障礙,如效率低、穩定性差、系統復雜、成本高、安全性差等。在以前工作的基礎上(納米能源2017,41,488-493;appl.Catlab:Environ2018,220,471-476等。),Park於陵的研究小組提出了一種高效、高價值的光催化分解水的工藝,即通過光催化分解純水獲得氫氣,同時制備過氧化氫(2H2O→H2+H2O2)。該過程具有明顯的優勢,H2O2的形成是一個動力學更為有利的2電子過程。同時,氫氣和氧氣的逆反應被顯著抑制,效率大大提高;產品為純氣態H2和較高價值的液態H2O2。消除了分離提純成本和安全性問題,大大提高了產品價值。光催化制氫裝置工藝用途多樣,符合實際需要,具有很強的應用潛力。


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