【紅外燈可以創建從水氫】

八方

【紅外燈可以創建從水氫】

 

極地雙層可以説明使氫燃料

紅外燈可以説明把水分解成氫氣和氧氣，儘管紅外線光子有更少的能源比開車反應所需的事實。

這是物理學家在中國，有計算反應可著手的説明下雙層催化劑具有較強的內部電偶極子的索賠。

雖然在實驗室中使這種催化劑將是非常困難，研究人員現在正在拿出更實際的選擇。

如果他們是成功的這種催化劑將允許太陽光譜，被用來生成氫 — — 也許，令它成為商業上可行的氫燃料的比重遠遠。

在上世紀 70 年代一些科學家設想由核發電站產生的電力可以用於創建大量的氫通過電解水。

氫能然後作為一種清潔燃料用於運輸或存儲，然後回轉化為電能，甚至出電氣供應和需求之間的不平衡。

然而，在許多國家之後高調事故和增加的費用，核電已成為不受歡迎，世界上氫的 90%以上目前生產使用化石燃料。

製造氫一種替代方法是光化學分裂，其中在 1972 年由日本化學家藤島昭和健一本田提出了。

他們的計畫通常是在催化劑顆粒在水中的懸浮液中實現的。一個粒子吸收太陽能的光子，生成電子 — — 空穴對，刺激的水分解，釋放出氫。

為了取得成功，帶隙與電子 — — 空穴對的創建相關聯的能量必須大於 1.23 eV — — 是釋放氫所需的最低。

這對應于一個近紅外的光子，所以在理論光子的在這種最小能量 (大約 57%的來自太陽光子） 可以將水分子分解。

難以捉摸的帶隙

在此期間，研究人員一直試圖開發催化劑有只盤旋 1.23 eV 的帶隙，但成效甚微。

今天，幾個研究小組正在努力開發工作在可見光照射下的催化劑，但這些設備往往是不穩定的長期照射下。

更糟的是，傳統的金屬氧化物催化劑的研究有帶隙中的紫外線，其中包含只有 7%的太陽光線中的能量。

現在，金龍楊和他的同事在大學的科學和技術的中國在合肥有目標是在一個更加雄心勃勃的目標： 讓更多的太陽光譜的開發工作原理與紅外線光遠低於 1.23 eV 閾值的催化劑的使用。

雖然這聽起來是不可能從能量的角度，催化劑通常工作通過將一個化學過程劃分成幾個步驟，每一種需要更少的能源比整個過程。

使用先進的計算演算法，基於密度泛函理論，該團隊設計超薄的催化劑包括雙層的氮化硼與氫原子上的表面和氟原子的較低的一官能化。

氟有非常大的電負性，這就意味著價電子將會遷移到雙層引起的約 10 V 的頂部和底部的設備之間的電位差的下表面 （見圖）。

遷移到相反的表面

研究團隊計算出該材料具有只是 0.85 eV，從而使它能夠吸收紅外線光子帶隙。

研究表明當創建了一個電子-空穴對，電子遷移到的頂面和底面，向孔從而獲得 10 eV 的能量的電子-空穴對。

這就是足夠多的能量將水分解和研究人員預測從水分子氫將減少對氫氣的自由電子在頂面，而從其他水分子氧將氧化成氧氣氣體由底部的孔。

然而還有一把逮住。

綁定到連接到底部，頂部表面和積極氫離子的氫負離子葉的工藝。

這些離子，將整個催化劑，減少電場和光解作用會很快停止。

研究人員建議脈衝的電場能去除離子，但這將需要額外的能量，所以會因此減少過程的效率。

然而，任何減少效率會抵消的催化劑能夠利用紅外線光子的能量。

替代性結構

創建小組所提出的確切催化劑將是一個具有挑戰性和代價高昂的過程第一次，它將涉及製作兩個氮化硼膜。

然後每個單層將需要被官能化分開，最後連在一起背靠背。楊和他的同事正與實驗，試圖建立在實驗室中產生相同的結果的替代結構。

我們正在尋找新的材料，可以在批量合成，然後減少到納米級，楊說。

這些然後會容易產生工業上。

Hans Hilgenkamp，在荷蘭特文特大學的一位物理學家的研究很感興趣，但是，除了需定期將離子去除表面保持內部電場的問題，他看到另一個潛在的陷阱。

傳導和價帶的是相對表面的結構上。

在新的進程，他說，你都不只令人激動你電子到一個更高的能量水準，但你也將其移動到一個不同的位置。

我不肯定這將是如何有效。

在即將出版的物理評論快報將描述研究.

關於作者

Tim Wogan 是一個總部設在英國的科學作家

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fjan%2F07%2Finfrared-light-could-create-hydrogen-from-water