12倍效率！科學家創(chuàng)造新型非金屬光催化劑用于綠色制氫

韓國的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種利用陽光來生產(chǎn)氫氣的方案。

　　這是一種新型的催化劑，它利用陽光產(chǎn)生氫氣，同時不會產(chǎn)生溫室氣體排放。這種綠色的非金屬制氫光催化劑有潛力幫助克服與這種無排放燃料的清潔生產(chǎn)相關的一系列挑戰(zhàn)。即使使用可再生能源，如太陽能和風能，氫的生產(chǎn)存在某些碳排過程，這意味著它不是一個*清潔的過程，仍然會對環(huán)境造成影響。

　　傳統(tǒng)的光催化劑能夠吸收強光來觸發(fā)化學反應。然而，問題是，它們主要是由金屬材料制成的，這些材料可能會對環(huán)境造成破壞，無論是在獲取它們的過程中，還是在它們的使用壽命結(jié)束后的處理方式方面。研究人員發(fā)現(xiàn)了一種非金屬替代品，試圖克服這一挑戰(zhàn)。

　　有了非金屬光催化劑，綠色氫的生產(chǎn)可以朝著更清潔的方向邁出一步。根據(jù)韓國國立研究財團(NRF)的聲明，仁荷大學(Inha University)的研究人員開發(fā)了一種具有新型結(jié)構(gòu)的高性能非金屬氮化碳光催化劑。它可以利用陽光將水分子分解為氧氣和氫氣。

　　鉑催化劑是由一種貴重金屬制成的，價格非常昂貴，新設計的光敏催化劑制造成本相當?shù)土腋鶕?jù)NRF的說法，它也是無毒的。

　　研究人員確定，通過在氮化碳光催化劑的生成過程中采用一種環(huán)境友好的策略，即添加水和水流，其結(jié)果是獲得了一種光催化效率比傳統(tǒng)金屬催化劑高約12倍的組件。此外，NRF在聲明中說，還發(fā)現(xiàn)新設計比被認為是當前標準的傳統(tǒng)設備更穩(wěn)定、更耐用。

　　催化的基礎-氫和鉑-它是如何工作的？

　　基本上分子是由化學鍵結(jié)合在一起的，化學反應通常就像打破一些鍵和其他原子形成一些鍵一樣簡單。打破鍵需要能量，而成鍵則釋放能量。有些鍵比其他的更強，所以它們需要更多的能量才能斷裂，但它們在成鍵時釋放的能量和吸收的能量一樣多。例如，一個氫分子有兩個氫原子。需要少量的能量才能打破它們之間的化學鍵。

　　如果我們讓這些原子再次結(jié)合，那么同樣多的能量就會釋放出來，氫和氧形成水的反應需要兩個氫分子和一個氧分子來啟動反應。氫和氧之間的化學鍵需要斷開。這需要大量的能量，但使用催化劑將減少所需的能量。為什么？因為催化劑對某些反應物有很高的親和力。

　　像鉑這樣的催化劑對氫有很高的親和力，所以它會自發(fā)地斷開化學鍵，氫就會粘在鉑上。

　　從維基百科上獲取的科學史…

　　1802年，漢弗萊·戴維(Humphry Davy)發(fā)現(xiàn)了鉑在催化中的應用。在19世紀80年代，威廉·奧斯特瓦爾德(Wilhelm Ostwald)開始了對酸和堿催化反應的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)化學反應以有限的速率發(fā)生，這些速率可以用來確定酸和堿的強度。為此，奧斯特瓦爾德獲得了1909年的諾貝爾化學獎。Vladimir Ipatieff完成了一些最早的工業(yè)規(guī)模反應，包括低聚反應的發(fā)現(xiàn)和商業(yè)化，以及氫催化劑的開發(fā)。

　　（原文來自：氫燃料新聞 全球氫能網(wǎng)、新能源網(wǎng)綜合）

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