突破性制氫方法利用塑料替代稀缺昂貴的鉑金

消除該系統(tǒng)中對(duì)鉑金的需求，是邁向社會(huì)可持續(xù)氫氣生產(chǎn)的重要一步。

科學(xué)家們推出了一種不使用稀缺且昂貴金屬鉑的新方法生產(chǎn)氫氣。瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員展示了如何高效、可持續(xù)且低成本地生產(chǎn)氫氣。

他們利用陽(yáng)光、水和微小的導(dǎo)電塑料顆粒。查爾姆斯大學(xué)研究員亞歷山大·霍姆斯介紹，該過(guò)程使用了大量微小的導(dǎo)電塑料顆粒。這些顆粒浸入水中后，能與陽(yáng)光及其周?chē)h(huán)境相互作用。

開(kāi)發(fā)無(wú)需鉑金的高效光催化劑

"開(kāi)發(fā)無(wú)需鉑金的高效光催化劑一直是該領(lǐng)域的長(zhǎng)期夢(mèng)想。通過(guò)對(duì)導(dǎo)電塑料顆粒進(jìn)行先進(jìn)材料設(shè)計(jì)，我們能夠在無(wú)需鉑金的情況下高效、可持續(xù)地生產(chǎn)氫氣——成本大幅降低，性能甚至可能超越鉑基系統(tǒng)。"霍姆斯說(shuō)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，氫氣在全球追求可再生能源的過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。盡管使用氫氣時(shí)僅產(chǎn)生水作為副產(chǎn)品，但在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模且環(huán)境友好地生產(chǎn)氫氣之前，仍存在重大挑戰(zhàn)。

利用陽(yáng)光和水生產(chǎn)氫氣時(shí)，使用鉑金作為助催化劑是一個(gè)主要挑戰(zhàn)。地球的鉑金儲(chǔ)量有限，且開(kāi)采過(guò)程對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)。此外，鉑金生產(chǎn)僅集中在少數(shù)國(guó)家，例如南非和俄羅斯。

導(dǎo)電塑料的先進(jìn)材料設(shè)計(jì)

研究人員透露，新方法的關(guān)鍵在于過(guò)程中使用的導(dǎo)電塑料的先進(jìn)材料設(shè)計(jì)。這種被稱(chēng)為共軛聚合物的塑料能有效吸收光，但通常與水相容性較差。

通過(guò)在分子水平調(diào)整材料特性，研究人員使該材料的親水性顯著增強(qiáng)。

"我們還開(kāi)發(fā)了一種將塑料制成納米顆粒的方法，可增強(qiáng)與水的相互作用并促進(jìn)光轉(zhuǎn)氫過(guò)程。這種改進(jìn)源于顆粒內(nèi)部更松散、更親水的聚合物鏈。"霍姆斯補(bǔ)充道。

在查爾姆斯大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的反應(yīng)器中，肉眼可以輕易看到氫氣氣泡的形成——這表明光催化反應(yīng)正在高效進(jìn)行。根據(jù)新聞稿，研究團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)重要步驟是僅使用陽(yáng)光和水、不添加任何輔助化學(xué)物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)制氫過(guò)程。

目前，他們使用維生素C作為所謂的犧牲抗氧化劑。通過(guò)提供電子防止反應(yīng)停滯，這在實(shí)驗(yàn)室中可以實(shí)現(xiàn)較高的產(chǎn)氫速率。王教授在新聞稿中解釋?zhuān)獙?shí)現(xiàn)真正可持續(xù)的太陽(yáng)能制氫，目標(biāo)是在僅有陽(yáng)光和水輸入的情況下，將水分子同時(shí)分解為氫氣和氧氣。

消除該系統(tǒng)中對(duì)鉑金的需求，是邁向社會(huì)可持續(xù)氫氣生產(chǎn)的重要一步。

"我們現(xiàn)在開(kāi)始探索旨在無(wú)需添加劑實(shí)現(xiàn)整體水分解的材料和策略。這還需要幾年時(shí)間，但我們相信我們正走在正確的道路上。"查爾姆斯大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程系教授、研究負(fù)責(zé)人王二剛說(shuō)。

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