新的纳米材料可以从海水中提取氢燃料

2019-02-12 08:44:59
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通过从海水中提取气体来生产氢气来为燃料电池供电是可能的,但是这样做所需的电力使得该过程成本高昂。UCF研究员杨洋提出了一种新的混合纳米材料,它利用太阳能并利用它比现有材料更便宜,更有效地从海水中产生氢气。

这一突破有朝一日可能会带来清洁燃料的新来源,减少对化石燃料的需求,并促进佛罗里达州的经济,那里阳光和海水丰富。

Yang是中佛罗里达大学纳米科学技术中心和材料科学与工程系联合任命的助理教授,近10年来一直致力于太阳能氢分裂。

它是使用光催化剂完成的 - 一种利用光能产生化学反应的材料。当他开始研究时,杨专注于利用太阳能从纯净水中提取氢气。对海水来说,这是一个更困难的任务; 所需的光催化剂不够耐用,无法处理其生物质和腐蚀性盐。

据“ 能源与环境科学 ”杂志报道,杨和他的研究团队已开发出一种新的催化剂,它不仅能够比其他材料获得更广泛的光谱,而且能够经得起海水中的恶劣条件。

“我们打开了一个新的窗口来分割真实的水,而不仅仅是实验室中的纯净水,”杨说。“这在海水中确实很有效。”

Yang开发了一种制造由混合材料组成的光催化剂的方法。微小的纳米腔被化学蚀刻到最常见的光催化剂二氧化钛超薄膜的表面上。这些纳米腔压痕涂有二硫化钼纳米薄片,二维材料是一个单一原子厚度的二维材料。

典型的催化剂能够仅将有限带宽的光转换成能量。凭借其新材料,Yang的团队能够显着提高可收获的光带宽。通过控制纳米薄片内的硫空位密度,它们可以产生从紫外 - 可见光到近红外光波长的能量,使其至少是当前光催化剂的两倍。

“我们可以从光线中吸收比传统材料更多的太阳能,”杨说。“最终,如果它被商业化,对佛罗里达州的经济来说会有好处。我们在佛罗里达州周围有很多海水,而且阳光很好。”

他说,在许多情况下,用太阳能生产化学燃料比用太阳能电池板发电更好。电力必须使用或存储在电池中,电池会降解,而氢气很容易储存和运输。

制造催化剂相对容易且廉价。杨的团队正在继续研究,重点放在扩大制造的最佳方法,并进一步提高其性能,以便从废水中分离氢气。

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