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工業光解水制氫用什么水-發現新品種
發布時間：2022-11-18 瀏覽量：2486
地底下的石油是一次性消耗品，什么能夠取代石油，成為人類下一代更廉價、更環保的能量來源？這是將會決定未來社會運行邏輯的重要問題。但有一項研究的突破，讓氫能源的普遍利用的可能走向歷史舞臺！
在5月27號，日本東京大學有一項完美到幾乎令人驚訝的研究成果。研究人員發現了一種神奇的催化劑，在這種催化劑的作用下，用光來分解水，產生氫氣和氧氣的效率可以達到幾乎100%。
氫氣，是下一代能源的重要候選人之一。以往類似的讓光分解水產生氫氣的研究，反應效率通常都在10%以下。這一次直接把效率提高到了理論上的最大值，也就是接近100%。
氫能源的好處主要有三點，首先，氫能源是一種能量密度更高的燃料。能量密度越高的燃料，在工業上往往就越劃算、第二點好處，是使用起來非常靈活，而且效率很高、第三點很重要，那就是氫能源可能是已知最環保的能源之一。它的燃燒產物就是水，真正實現了所謂零碳排放。
氫能源的發展一直比較緩慢，其中重要的原因之一，就是氫的制備一直是個問題。在氫制備的過程中，轉化效率太低，或者產生了大量碳排放，不如直接燒石油來得劃算。在在諸多制備氫能源的工藝里面，被寄予很高期望的是通過光的照射，利用催化劑的中間作用，把水分解成氫氣和氧氣。因為陽光和水不僅在地球上隨處可見，而且光解水的制氫方式，整個過程非常清潔，對環境影響很小。但這種方法，在過去最重要的缺點就是效率太低，通常低于10%
東京大學的研究人員，發現這種經過優化之后的催化劑，在波長350nm和360nm的兩個紫外線波段照射下，把接近96%的光能都轉化成了水分解后氫氣和氧氣中蘊含的能量。而且實驗中難免會有一些誤差和損耗，這個96%的效率已經說明這種催化劑的轉化率很可能接近了理論上的最大值，也就是100%了。這讓通過太陽光分解水來產生氫能源的思路，看到了新的希望。
但是，這種催化劑距離實際的應用還有一個重要的缺陷，那就是它只在紫外光的范圍內，才有接近完美的催化效率。在波長400nm以上的可見光范圍內，它的轉化效率又迅速下降到了大概10%。而地球由于臭氧層的保護，太陽光紫外線的大部分都被擋在外太空了。所以這個催化劑直接投入工業使用還存在一些問題。
這一次東京大學的突破，第一次為接近完美的光解水反應提供了實驗證據。未來沿著類似的思路，某一天還真有可能會發現，在可見光波段也有高效制備氫氣的催化劑。
人類歷史上每一次的能源革命，往往也伴隨著巨大的改變。氫能源值得我們關注！