氫能是一種很有前途的替代石油和天然氣的未來(lái)，清潔能源，應(yīng)用范圍廣泛。
國(guó)際氫能委員會(huì)預(yù)測(cè)，在氫燃料電池汽車(chē)等交通領(lǐng)域，氫能將貢獻(xiàn)28.6%、24.7%的化工原料、20.8%的工業(yè)能源、14.3%的建筑和11.7%的發(fā)電量。
“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略，也是可以推動(dòng)氫能發(fā)展的主要學(xué)習(xí)動(dòng)力。隨著信息技術(shù)進(jìn)行突破和規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用，氫能全產(chǎn)業(yè)鏈將迎來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展問(wèn)題爆發(fā)期，特別是中國(guó)隨著氫燃料電池汽車(chē)的推廣普及，氫能消耗將以驚人的速度不斷增加。預(yù)計(jì)到2030年，在政府相關(guān)政策支持下，我國(guó)將成為這個(gè)世界影響最大的氫能與燃料電池企業(yè)市場(chǎng)。
而光催化分解水制氫，利用的是光和水，采用的二氧化鈦基光催化具有材料物理化學(xué)性能穩(wěn)定、無(wú)毒、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，且生物相容性好，光催化分解水反應(yīng)所得到的氫氣是被公認(rèn)的高效、清潔、可持續(xù)的再生能源，因此光催化分解水制氫無(wú)疑是環(huán)境友好的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。
新研制的二氧化鈦光催化材料制備方法簡(jiǎn)單，成本低廉，與傳統(tǒng)方法相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。通常含有貴金屬催化劑，催化活性高，但相應(yīng)的成本也很高。“在這些新材料中，我們使用的是‘賤金屬’銅，這種銅儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，而且容易獲得。這是降低成本的第一個(gè)方面,”劉，原始催化材料中的單個(gè)金屬原子非常活躍，并且容易形成團(tuán)簇，這使得活性降低。研究小組通過(guò)將銅原子牢固地固定在容易獲得的鈦空位上來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，而鈦空位不容易合并。這種新型光催化材料制備工藝簡(jiǎn)單，不需要昂貴的設(shè)備，使光催化制氫對(duì)人們更加友好。
近年來(lái)，劉青菊?qǐng)F(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室做了大量基礎(chǔ)研究，包括材料設(shè)計(jì)、合成工藝、機(jī)理研究、性能優(yōu)化等。獲得了穩(wěn)定、高性能的光解水制氫光催化材料實(shí)驗(yàn)室制備工藝，并準(zhǔn)備開(kāi)展放大工藝研發(fā)，為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化奠定基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)光催化材料成本高、量子效率低，國(guó)內(nèi)光催化制氫市場(chǎng)尚未成熟，產(chǎn)業(yè)鏈的銜接和相關(guān)政策的完善還有很長(zhǎng)的路要走，但已經(jīng)是曙光。
對(duì)柳清菊?qǐng)F(tuán)隊(duì)管理而言， 56%的產(chǎn)氫量子技術(shù)效率也不是一個(gè)終點(diǎn)。“我們中國(guó)還在發(fā)展繼續(xù)進(jìn)行努力，使它更進(jìn)一步的提高，如果企業(yè)能夠提高到70%以上，對(duì)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用的意義研究將是不言而喻的。”柳清菊說(shuō)，相信學(xué)生找準(zhǔn)了方向，效率再提升將不是夢(mèng)。隨著光解水效率可以進(jìn)一步通過(guò)提高和成本問(wèn)題進(jìn)一步有效降低，氫能時(shí)代將加速社會(huì)到來(lái)，人類(lèi)也將還地球以綠水青山。
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