只借助陽光就從水中“取出”氫氣？瑞典林雪平大學研究人員開發出一種新材料——納米多孔立方碳化硅（3C-SiC）， 它可以捕獲太陽能， 并將水分解以生產氫氣 。 相關論文近日刊登于《美國化學學會—納米》 。
該研究負責人、林雪平大學物理、化學和生物系高級講師孫建武（音譯）說：“人們需要新的可持續能源系統應對全球能源和環境挑戰， 如二氧化碳排放增加和氣候變化 。 ”
氫的能量密度是汽油的3倍， 當氫氣被用來產生能量時， 唯一產物是純水 。 然而， 每產生1噸氫氣， 就會排放9~12噸二氧化碳 。 因此， 利用太陽能分解水分子產生氫氣是一種可持續的方法， 而且不會導致二氧化碳排放 。 這種方法的一個主要優點是能將太陽能轉化為可儲存的燃料 。
【新材料從水中提取可再生能源】“傳統的太陽能電池在白天產生能量， 但這些能量必須立即使用， 或者儲存在電池中 。 氫是一種很有前途的能源， 它可以像汽油和柴油等傳統燃料一樣儲存和運輸 。 ”孫建武說 。
為此， 研究人員需要找到一種經濟高效的材料， 可以通過光電解將水分解成氫和氧 。 陽光中可以用來分解水的能量主要以紫外線和可見光的形式存在， 因此， 需要一種能夠有效吸收這種輻射從而產生電荷的材料 。
該研究小組開發了3C-SiC 。 這種碳化硅有許多非常小的孔 。 研究人員稱這種材料為納米孔3C-SiC， 它有很好的性能， 可以利用陽光從水中產生氫氣 。 實驗顯示， 這種新型多孔材料可以有效地捕捉和收集紫外線和大部分可見光 。 而且， 多孔結構促進了具有所需能量電荷的分離， 而小孔隙則提供了較大的活性表面積， 增強了電荷轉移， 增加了反應位點的數量， 從而進一步提高了水分解效率 。
“我們已經證明納米多孔3C-SiC具有更高的電荷分離效率， 這使得水分解氫效率比使用平面碳化硅好得多 。 ”孫建武說 。
相關論文信息：http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c00256
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