華裔科學家發明新型納米材料,從海水中成功提取氫燃料

通過從海水中提取氫氣來生產氫燃料電池是有可能的,但是這一過程所需要的電能使整個過程變得代價高昂。日前,來自UCF的研究員楊洋提出了一種新型的混合納米材料,可以通過太陽能,從海水中產生氫氣,比目前的材料更便宜、更有效。這一突破有望成為清潔燃料的新來源,減少對化石燃料的需求,促進經濟的發展。

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楊洋是佛羅里達中央大學納米科學技術中心和材料科學與工程學系聯合任命的助理教授,他已經研究了近10年的太陽能氫分裂。它是用一種光催化劑來完成的,這是一種利用光的能量刺激化學反應的材料。當他開始研究的時候,楊教授專注于利用太陽能從純凈水中提取氫,用海水所需的光催化劑不夠耐用,無法處理其生物量和腐蝕性鹽。正如《能源與環境科學》雜志所報道一樣,楊教授和他的研究團隊開發出了一種新的催化劑,不僅能夠獲得比其他材料更廣泛的光譜,而且能夠經受住在海水中發現惡劣環境。

楊教授表示:“我們已經打開了一個新的窗口來分解真正的水,不僅僅是實驗室里的純凈水。在海水中也很有效?!睏钛箝_發了一種由混合材料組成的光催化劑,微小的納米技術被化學蝕刻在二氧化鈦薄膜的表面上,這是最常見的光催化劑。這些納米孔的凹痕表面涂上了二硫化鉬的納米薄片,這是一種具有單一原子厚度的二維材料。典型的催化劑只能將有限的光轉化為能量,有了新材料,楊教授的團隊能夠顯著提高可以收獲的光,通過控制納米薄片中硫的密度,可以產生從紫外光波到近紅外光波長的能量,使其效率達到目前光催化劑的兩倍。

楊教授表示:“我們可以從光中吸收比傳統材料多得多的太陽能。在許多情況下,從太陽能中生產化學燃料比太陽能電池板發電更好。電力必須使用或儲存在電池中,這將降低其性能,而氫氣則很容易儲存和運輸。制造催化劑相對簡單和便宜。楊教授的團隊正在繼續進行研究,專注于擴大制造的最佳方式,并進一步提高其性能,這樣就有可能從廢水中分離出氫。


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