科学家发现从水和阳光制造燃料的革命性方法——但还没有被完成

(2024-12-07 08:44:29)

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科学家发现从水和阳光制造燃料的革命性方法——但还没有被完成

By Ben Turner

published 15 hours ago

Chemistry

日本的科学家已经展示了一种不用发射温室气体来创造氢燃料的新方法。但来改进它让它是商业上可行的效率的关键步骤仍然。

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展出的丰田汽车的氢燃料箱。(Image credit: Jim West / Alamy Stock Photo)

日本科学家已经展示了一种能从阳光和水收获可再生氢燃料的新概念验证反应器。

这种新的 1076 平方英尺（100 平方米）反应器用光催化片来分裂在水分子中发现的氧原子和氢原子，这样抽走氢气用作燃料。

虽然这项技术仍处于它的婴儿阶段，但该研究背后的科学家说如果更高效的光催化剂能被开发，他们的突破可使廉价、可持续的氢燃料的生产成为可能来满足各种能量需求。他们于 12 月 2 日在科学前沿杂志（Frontiers in Science）上发表了他们的发现 .

资深作者、日本信州大学化学教授多门（Kazunari Domen）在一份声明中说，“用光催化剂的阳光驱动的分裂水是一种太阳能到化学能转换和储存的理想技术，在光催化材料和系统中的最新发展为它的实现提升希望，然而许多挑战仍然存在” 。

靠被暴露到光，光催化剂会促进分解水分子成它们的组成部分的化学反应。然而大多数现有的“一步法”催化剂------这一次性将水分解成氢气和氧气------效率是极低的，留下大部分氢燃料被用化石燃料天然气精炼。

为寻找一种过这种死锁的方法，这项新研究背后的研究人员调查了一种用更复杂的两步过程的光催化剂，第一步分离出氧气，第二部去除氢气。

为这一过程创造一种光催化剂使科学家们能够建造他们的原型反应器，它运行了三年，用真实的阳光比在实验室中用紫外线甚至效果更好。

该反应器的信州大学研究员、第一作者久富（Takashi Hisatomi）在声明中说，“在我们的系统中，用一种紫外线响应光催化剂，在自然阳光下太阳能转换效率大约更高一倍半，仿真的标准太阳光用来自一个略高纬度地区的光谱。在一个自然阳光比仿真参考太阳光有更多短波长成分的区域，太阳能转换效率可能是更高”。