氫能是一種清潔、無(wú)污染的可再生能源，燃燒價(jià)值高達(dá)140MJ/kg。它具有來(lái)源豐富、燃燒產(chǎn)物無(wú)二次污染、有望替代石油和天然氣的優(yōu)點(diǎn)，因此受到世界各國(guó)的重視。如果能夠大規(guī)模推廣應(yīng)用，將對(duì)成功實(shí)現(xiàn)“碳峰碳中和”目標(biāo)作出重大貢獻(xiàn)。
我們知道，在一個(gè)水分子中，有兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子。其中，氫原子是氫的重要來(lái)源。
“目前，常見技術(shù)制備氫的主要研究方法有化石資源能源制氫和電解水制氫，但兩種方式方法都需消耗中國(guó)傳統(tǒng)企業(yè)能源。”云南師范大學(xué)柳清菊教授向科技經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)記者進(jìn)行介紹，化石作為燃料制氫，二氧化碳排放大，每生產(chǎn)1千克氫氣，將產(chǎn)生10千克左右的二氧化碳;而電解水制氫也存在一些能耗和成本管理問(wèn)題。
“在環(huán)境和能源安全問(wèn)題研究日益受到嚴(yán)重的當(dāng)今，開發(fā)企業(yè)清潔、可持續(xù)、低成本的制氫技術(shù)，推進(jìn)氫能的發(fā)展能力顯得尤為迫切和重要。”柳清菊說(shuō)，采用光催化處理技術(shù)，利用中國(guó)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)水分解制氫是一種文化極具經(jīng)濟(jì)發(fā)展國(guó)家前途的新方法。
自從1972年二氧化鈦半導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn)具有光催化性質(zhì)以來(lái)，水的光催化制氫一直受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。當(dāng)能量大于或等于半導(dǎo)體禁帶寬度時(shí)，光催化材料價(jià)帶中的電子吸收入射光子的能量并躍遷到傳導(dǎo)帶，形成光生“電子-空穴”對(duì)，空穴和電子遷移到材料表面并與表面吸附的水分子進(jìn)行氧化還原。也就是說(shuō)，電子與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，空穴氧化水產(chǎn)生氧氣。
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