只借助阳光就从水中“取出”氢气？瑞典林雪平大学研究人员开发出一种新材料——纳米多孔立方碳化硅（3C-SiC）， 它可以捕获太阳能， 并将水分解以生产氢气 。 相关论文近日刊登于《美国化学学会—纳米》 。
该研究负责人、林雪平大学物理、化学和生物系高级讲师孙建武（音译）说：“人们需要新的可持续能源系统应对全球能源和环境挑战， 如二氧化碳排放增加和气候变化 。 ”
氢的能量密度是汽油的3倍， 当氢气被用来产生能量时， 唯一产物是纯水 。 然而， 每产生1吨氢气， 就会排放9~12吨二氧化碳 。 因此， 利用太阳能分解水分子产生氢气是一种可持续的方法， 而且不会导致二氧化碳排放 。 这种方法的一个主要优点是能将太阳能转化为可储存的燃料 。
【新材料从水中提取可再生能源】“传统的太阳能电池在白天产生能量， 但这些能量必须立即使用， 或者储存在电池中 。 氢是一种很有前途的能源， 它可以像汽油和柴油等传统燃料一样储存和运输 。 ”孙建武说 。
为此， 研究人员需要找到一种经济高效的材料， 可以通过光电解将水分解成氢和氧 。 阳光中可以用来分解水的能量主要以紫外线和可见光的形式存在， 因此， 需要一种能够有效吸收这种辐射从而产生电荷的材料 。
该研究小组开发了3C-SiC 。 这种碳化硅有许多非常小的孔 。 研究人员称这种材料为纳米孔3C-SiC， 它有很好的性能， 可以利用阳光从水中产生氢气 。 实验显示， 这种新型多孔材料可以有效地捕捉和收集紫外线和大部分可见光 。 而且， 多孔结构促进了具有所需能量电荷的分离， 而小孔隙则提供了较大的活性表面积， 增强了电荷转移， 增加了反应位点的数量， 从而进一步提高了水分解效率 。
“我们已经证明纳米多孔3C-SiC具有更高的电荷分离效率， 这使得水分解氢效率比使用平面碳化硅好得多 。 ”孙建武说 。
相关论文信息：http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c00256
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