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摆脱贵金属光催化剂,澳洲利用奈米晶体降低绿能制氢成本

2024-12-26 211

澳洲科廷大学成功利用奈米晶体,研发出兼具低成本与环保优势的光催化剂,可有效用太阳能分解水、制造氢与氧,有助于澳洲更进一步朝氢能社会迈进与发展氢燃料车。

太阳能为自然界最丰富与唾手可得的能量来源,目前各家科学家都致力寻求成本效益比最高的太阳能利用方式,其中光电解水制氢则为炙手可热方法之一,透过光催化剂或光电极让太阳分解水并制造氢、氧,最后再将氢气用于燃料电池。

只不过目前的光催化剂多采用钌、铂与镉等或昂贵或具有毒性的金属,虽然先前也有科学家采用较为便宜的二氧化钛,可惜该材料无法有效吸收可见光、转换效率着实不高,因此至今光电解水制氢仍无法跨越商业化门槛。

科廷大学功能分子与界面研究所教授 Guohua Jia 表示,过去为了打造高效光电解水制氢设备,不得不使用镉基半导体与铂、铱和钌等贵金属来制造光催化剂,虽然成功提升光转换效率,但这也是迈向大规模绿能制氢的主要阻碍之一。

因此为了清除商业化之路上的种种阻碍,科廷大学采用更加环保的解决方案,研发出不含任何贵金属与有毒金属的奈米晶体,可当作环保型光催化剂,为光电解水制氢助一臂之力。Jia 指出,该奈米材料由低成本、原料丰富的元素制成,可为能源产业与工业提供更永续、便宜的燃料来源。

制氢与部署氢基础建设为澳洲再生能源计划之一,南澳也于 2017 年 9 月公布新氢能计划,希望可加速氢能源基础设施、充氢站与氢燃料公车。澳洲联邦科学与工业研究组织(CSIRO)先前也在再生能源制氢方面有所突破,一旦研究初步有成,氢能或许可成为澳洲未来能源出口支柱。

目前日本丰田、本田与韩国现代等汽车巨擘都有研发氢燃料车,借由燃料电池中的氢氧反应来产生电力、驱动车辆,“只会排出水蒸气”已成为著名的广告宣传,但目前氢气来源仍脱离不了化石燃料,不仅得耗费大量能量转换,能量也容易在转换过程中流失,该研究将有助于光电解水制氢与氢燃料车大规模发展,研究已发表在《Advanced Materials》。

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(本文由 EnergyTrend 授权转载;首图来源:Flickr/Dyniss Rainer CC BY 2.0)

2019-03-11 09:31:00

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