科学家们找到了一种利用微波生产清洁氢气的突破性方法
浦项工科大学的一个研究小组开发出了一项突破性技术,利用微波克服了清洁制氢的关键难题。在GunsuS.Yun教授和HyungyuJin教授以及博士候选人JaeminYoo和DongkyuLee的领导下,该团队还揭示了这一创新工艺背后的科学机制。
他们的研究成果被《材料化学杂志A》(JournalofMaterialsChemistryA)作为封面内页(见上图)刊登,代表着向更可持续的能源解决方案迈出了重要一步。
随着全球逐渐摒弃化石燃料,清洁氢因其零碳排放而成为一种前景广阔的替代能源。然而,目前的制氢方法面临着巨大的障碍。传统的热化学技术使用金属氧化物进行氧化还原反应,需要极高的温度,有时甚至高达1500°C(约2700华氏度)。这使得该工艺能源高度密集、成本高昂,且难以推广使用。
为了应对这些挑战,POSTECH团队求助于一种人们熟悉但却未得到充分利用的能源:"微波"[1]能,与家用微波炉使用的能源相同。虽然微波通常与加热食物联系在一起,但它也能有效地推动化学反应。研究人员证明,微波能将掺钆铈(CeO2)--制氢的基准材料的还原温度降至600℃(约1100华氏度)以下,将温度要求降低了60%以上。值得注意的是,微波能替代了反应所需的75%的热能,这在可持续制氢方面是一个突破。
另一项关键进展在于"氧空位"的产生,[2]氧空位是材料结构中的缺陷,对于将水分离成氢至关重要。传统方法通常需要在极高温度下花费数小时才能形成这些空位。POSTECH团队利用微波技术,在低于600°C(约1100°F)的温度下,仅用几分钟就取得了相同的结果。热力学模型进一步验证了这一快速过程,为了解微波驱动反应的机理提供了宝贵的信息。
HyungyuJin教授说:"这项研究有可能彻底改变热化学制氢技术的商业可行性。它还将为开发优化微波驱动化学过程的新材料铺平道路。引入以微波为动力的新机制并克服现有工艺的局限性,是我们研究团队跨学科密切合作取得的重大成就。"
注释
微波-频率在300MHz至300GHz之间的电磁波。它们通常用于在无线通信、雷达系统和微波炉中传输能量或加热材料。
氧空位--材料中缺少一个氧原子,留下一个空位的状态。这种空位可在增强电子流或化学反应性方面发挥关键作用。
编译自/ScitechDaily
踩一下[0]
顶一下[0]