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| 美國科學(xué)家實現(xiàn)太陽能轉(zhuǎn)化氫能技術(shù)新突破 |
| （時間:2020-3-23 8:24:10） |
據(jù)外媒報道，科學(xué)家們首次研發(fā)了一種能夠有效吸收陽光的單分子，而且該分子還可以作為一種催化劑，將太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣，而氫氣可作為清潔的燃料替代品，用于燃油汽車。該種新分子可以從整個可見光光譜中收集能量，與目前的太陽能電池相比，可以多利用50%的太陽能。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助人們擺脫對化石燃料的依賴，轉(zhuǎn)向使用不會對氣候造成影響的能源。
該研究團(tuán)隊由美國俄亥俄州立大學(xué)(The Ohio State University)化學(xué)與生物物理動力學(xué)中心主任兼化學(xué)教授Claudia Turro領(lǐng)導(dǎo)。Turro表示："我們的想法是利用太陽光子，將其轉(zhuǎn)化為氫氣。簡而言之，我們利用來自陽光的能源，并將其存儲在化學(xué)鍵中，以便日后使用。"光子是陽光的基本粒子，包含能量。
研究人員首次證明，可以從太陽光的整個可見光光譜(包括低能量紅外光譜，也是太陽光光譜的一部分，以前很難收集該光譜的能量)中收集能量，并迅速且有效地將其轉(zhuǎn)化成氫氣。氫氣是一種清潔燃料，在使用過程中不會產(chǎn)生碳或二氧化碳。
Turro表示："該理念得以實現(xiàn)是因為該系統(tǒng)能夠讓該分子處于激發(fā)狀態(tài)，吸收光子，并存儲兩個電子，以制造氫氣。在一個由兩個光子產(chǎn)生的分子中存儲兩個電子，并合成制氫，這一做法前所未有。"
將太陽能轉(zhuǎn)化為汽車燃料首先需要利用一種機(jī)制收集能量，再將此類能量轉(zhuǎn)化為燃料，而轉(zhuǎn)化需要一種稱為"催化劑"(能夠加速化學(xué)反應(yīng))的東西，讓太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣等可使用的能源。
以前的研究大多數(shù)是嘗試收集紫外線等較高能量波長的陽光，再將此類太陽能轉(zhuǎn)化為氫氣。Turro表示，少數(shù)依靠單分子去收集能量的研究也非常低效，部分原因在于無法從整個可見光光譜中收集能量，而無法做到這一點的原因在于催化劑本身降解得很快。
Turro的研究小組發(fā)現(xiàn)了如何用一個分子(元素銠的一種形式)制造催化劑，從而可以損失更少的能量。研究小組找到了方法，可以收集從紅外線到紫外線整個可見光光譜的能量。該研究小組設(shè)計的系統(tǒng)與之前和紫外線光子工作的單分子系統(tǒng)相比，效率提高了24倍以上。
在該項研究中，研究人員用LED燈照射含有活性分子的酸性溶液，發(fā)現(xiàn)制出了氫氣。Turro表示："該方法可行的原因是該分子很難被氧化。"
Turro表示，在該研究小組將成果應(yīng)用于現(xiàn)實世界之前，還有很多工作要完成。銠是一種稀有金屬，以銠為原料制造催化劑的成本較高。目前，該研究小組正致力于改進(jìn)該分子，使其能夠在更長的時間段內(nèi)制造氫氣，并致力于利用更便宜的材料制造催化劑。
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