光解水制氢技术始自1972年,由日本东京大学Fujishima A和Honda K两位教授首次报告发现TiO2单晶电极光催化分解水从而产生氢气这一现象,从而揭示了利用太阳能直接分解水制氢的可能性,开辟了利用太阳能光解水制氢的研究道路。
光分解水制氢的原理. 光分解水制氢在热力学上是Gibbs自由能增大的过程: 因此又被称为人工光合作用。 光分解水制氢的本质是半导体材料的光电效应。当入射光的能量大于等于半导体的能带时,光能被吸收,价带电子跃迁到导带,产生光生电子和空穴。
为了解决这些问题,来自北卡罗来纳大学Chapel Hill分校化学系的James F. Cahoon教授课题组 将用于光电转化的硅纳米线材料设计成了能够用于将水分解成氢气和氧气,并且当与助催化剂结合并悬浮在水中时,这些光活性纳米反应器能够在可见光和红外光下分解水产生 ...
2022年6月29日 · 光解水能否工业化取决于太阳能到氢(solar-to-hydrogen, STH)能量转换效率。光解水分为三种技术路线,一是光催化分解水,利用纳米粒子悬浮体系制氢,该种方式成本较低、易于规模化放大,但STH效率偏低(约1%)。
2021年12月13日 · 直接太阳能光催化制氢系统的核心挑战: 1. 非稳态辐射场与准稳态悬浮流动的高效结合. 2. 变工况的化学反应与准稳态悬浮流动的准确匹配. 2021年日本东京大学采用100m2规模太阳能光催化全解水制氢,产氢效率0.446Nm3/天
绿氢制备方式中主流的是通过可再生能源发电所得电力接入电解槽电解水制氢,目前,电解水制氢技术主要有碱水电解(alkaline water electrolysis,AWE)制氢、质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)纯水电解制氢和固体氧化物电解(solid oxide electrolysis,SOE)制氢技术 。
2024年1月18日 · 中国科学院大连化学物理研究所研究员章福祥团队在宽光谱捕光催化剂全分解水制氢研究中取得新进展。 他们发现金属载体强相互作用可显著促进Ir/BiVO 4 光催化剂体系的界面电荷分离和水氧化性能,进而建立了高效的“Z”机制全分解水制氢体系,其室温下制氢 ...
Sci., 2022, 15, 265-277),构建了晶面调控的氮掺杂二氧化钛纳米颗粒催化剂(N-TiO 2 ),并将其应用于高温光解海水制氢反应中。该工作首先以较为简单的氯化钠水溶液作为研究对象,以阐明电解质在光催化水分解反应中的作用机制,随即制备了多种人造海水并采集 ...
2022年1月1日 · 太阳能制氢方法有光催化制氢、热化学制氢、光电化学制氢、生化制氢等。本论文主要从光催化的原理出发,系统介绍光催化太阳能制氢的3个关键步骤:光吸收、电荷分离和表面反应。对催化剂的选取以及各催化剂的作用机理做进一步解释。
这是首次完全从量子力学的角度给出光解水产氢的原子尺度过程细节;光解水的“链式反应”机理也是首次提出。 这些结果为等离激元诱导水分解产氢过程提供了完整的微观图像,为进一步提高光催化效率提供了新的视角。