一种潜在的可再生能源就是利用阳光将氢从水中分离出来。
瑞典林雪平大学的科学研究工作人员研发了1种新型材料——纳米多孔立方碳化硅,它在捕捉到太阳能和分割水以产生氢气的这方面呈现出了出色的能力。
林雪平大学物理、化学和生物系高级讲师孙建武表示:“需要新的可持续能源系统来应对全球能源和环境挑战,比如不断增加的二氧化碳排放和气候变化”。他领导的这项新研究已经发表在《ACS Nano》杂志上。
氢气的能量密度是汽油的三倍,它可以使用燃料电池发电,而以氢气为燃料的动力汽车已经在市场上销售,当氢气被用来产生能源时,唯一的产物是纯水。
在生产氢气的同时,也会产生二氧化碳,因为当今最常见的技术在生产过程中依赖于化石燃料。
所以,每生产制造1吨氢气,也会排出9-12吨CO2。
充分利用太阳能分裂水分子来生产制造氢气是1种可持续性的具体方法,充分利用可再生资源中制造氢气而并不会产生二氧化碳排放,这种方法的一个主要优点是能够将太阳能转化为可存储的燃料。
孙建武指出:“传统的太阳能电池在白日里形成能量,这一些能量一定要马上使用或储存在电池中,氢气是一种很有前途的能源,能够像汽油和柴油等传统的燃料那样被存储和输送”。
然而,利用阳光中的能量来分裂水产生氢气并不容易,要想成功,一定要找出具备成本效益高的原材料,这种原材料具备正确的反应特性,使水(H2O)利用光解分割成氢气(H2)和氧气(O2)。
可以用来分裂水的阳光能量主要以紫外线辐射和可见光的形式存在。因此就需要1种能有效的吸收辐射的材料,来形成能分离的电荷,而且有充足的能量把水分子分裂成氢气和氧气气体。
现阶段所科研的绝大多数材料要不就是在收集可见光能量这方面效率太低(例如:二氧化钛、二氧化钛只吸收紫外线),要不就是并没有将水分裂成氢所需的特征(比如说:硅)。
研究小组开发了一种新材料——3C-SiC。专家现已研制出1种立方碳化硅,它有很多特别小的孔隙,他们将这样的材料称之为纳米多孔3C-SiC,它具有良好的性能,这表明它可以利用阳光从水中产生氢气。
在报告中,科学研究工作人员反映,这一种新的多孔材料可以高效地捕捉和收集紫外线和绝大部分可见光。此外,多孔结构有利于具有所需能量的电荷的分离,同时孔隙提供了较大的活性表面积。这增强了电荷转移,增加了反应点的数量,进一步提高了水分离效率。