基于氧化物的材料促进了氢气的承诺

廉价的生产材料促进氢气的承诺

使用阳光产生燃料等氢气产生燃料的一个局限性是生产半导体和催化剂的高成本。UW-Madison科学家正在答案取得进展。照片:Bryce Richter

威斯康星大学的研究人员已经使用太阳能的太阳能转换效率为1.7%的太阳能,将水与氢气和氧气分成催化剂和氧气,这是任何氧化氧化物的光电极系统报告的最高报道。

发电不是将阳光变为能源的唯一方法,我们可以根据需求使用。太阳也可以推动反应,以创造化学燃料,例如氢,这可以转动动力汽车,卡车和火车。

太阳能燃料生产的麻烦是生产太阳捕获半导体和催化剂以产生燃料的成本。最有效的材料太昂贵,无法以汽油竞争的价格生产燃料。

“为了使太阳能燃料生产的商业上可行装置,材料和加工成本应在实现高的太阳能转换效率的同时显着降低,”威斯科大学化学教授Kyoung-Shin Choi说yabovip2021- 是。

在学期刊上发表的一项研究中,Choi和Postodoral研究员Tae Woo Kim合并廉价,基于氧化物的材料将水分成氢气和氧气使用太阳能的太阳能转换效率为1.7%,最高报道了任何基于氧化物的光电极系统。

Choi使用电沉积的钒酸铋产生太阳能电池 - 采用相同的工艺制作镀金珠宝或表面涂层车身 - 将化合物的表面积提升到每克的显着32平方米。

“没有花哨的设备,高温或高压,我们制造了一个具有高表面积的非常微小的颗粒的纳米多孔半导体,”Choi说,国家科学基金会的工作支持。“更多的表面积意味着具有水的更多接触区域,因此更有效的水分裂。”

铋钒酸盐需要一只手加速生产燃料的反应,并且这就是配对催化剂进入的地方。

虽然有许多研究小组的光电半导体的开发,并且许多富集的水分裂催化剂的开发,据Choi,半导体催化剂结的关注相对较少。

“问题是,最后你必须把它们放在一起,”她说。“即使您在世界上拥有最好的半导体以及世界上最好的催化剂,它们的整体效率可以受到半导体催化剂界面的限制。”

Choi和Kim利用一对便宜的且有些有缺陷的催化剂 - 氧化铁和氧化镍 - 通过将它们堆叠在钒酸盐上以利用它们的相对强度。

“由于没有一种催化剂可以与我们反应物的半导体和水的水进行良好的界面,我们选择将其分为两部分的分为两部分,”崔说。“氧化铁制成良好的钒酸盐交界,氧化镍具有与水的良好催化界面。所以我们一起使用它们。“

双层催化剂设计能够同时优化半导体催化剂结和催化剂 - 水交配。

“将该廉价的催化剂二重奏与我们的纳米多孔高表面积半导体电极组合产生了廉价的所有氧化物基光电极系统,具有记录的高效率,”Choi说。

她预计纳米多孔铋钒酸盐电极和双催化剂层的效率增强的基本工作将为世界各地提供饲料的实验室,用于向前跳跃。

“研究不同类型的半导体或不同类型的催化剂的其他研究人员可以开始使用这种方法来确定材料的组合可以更有效,”崔说,其实验已经调整了他们的设计。“哪种工程,我们所取得的效率可以进一步改善很快。”

出版物:Tae Woo Kim&Kyoung-Shin Chhin Choi,“具有双层氧气进化催化剂的纳米孔Bivo4光电催化剂,用于太阳能分裂,”科学,2014;DOI:10.1126 / Science.1246913

图片:Bryce Richter

1条评论论“基于氧化氧化物的材料促进氢气燃料的承诺”

  1. 因此,我们获得了1.7%的效率价值,而且太阳能需要生产电力的10倍,而不是电气的GW。这与生产生物质的能量相同。

    如果所有美国能源100xJ / YR只用PV制作,我们正在考虑使用大约5%的美国土地面积,已经非常糟糕。所以让我们使用10倍的土地面积使氢气可以是碱基负载,无需电池。

    所以我们有自由的阳光,免费土地没有做得很多,廉价收获装置覆盖国家,可能更好。

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