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| 美國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化氫能技術(shù)新突破 |
| （時(shí)間:2020-3-23 8:24:10） |
據(jù)外媒報(bào)道，科學(xué)家們首次研發(fā)了一種能夠有效吸收陽(yáng)光的單分子，而且該分子還可以作為一種催化劑，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫氣，而氫氣可作為清潔的燃料替代品，用于燃油汽車(chē)。該種新分子可以從整個(gè)可見(jiàn)光光譜中收集能量，與目前的太陽(yáng)能電池相比，可以多利用50%的太陽(yáng)能。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助人們擺脫對(duì)化石燃料的依賴(lài)，轉(zhuǎn)向使用不會(huì)對(duì)氣候造成影響的能源。
該研究團(tuán)隊(duì)由美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)(The Ohio State University)化學(xué)與生物物理動(dòng)力學(xué)中心主任兼化學(xué)教授Claudia Turro領(lǐng)導(dǎo)。Turro表示："我們的想法是利用太陽(yáng)光子，將其轉(zhuǎn)化為氫氣。簡(jiǎn)而言之，我們利用來(lái)自陽(yáng)光的能源，并將其存儲(chǔ)在化學(xué)鍵中，以便日后使用。"光子是陽(yáng)光的基本粒子，包含能量。
研究人員首次證明，可以從太陽(yáng)光的整個(gè)可見(jiàn)光光譜(包括低能量紅外光譜，也是太陽(yáng)光光譜的一部分，以前很難收集該光譜的能量)中收集能量，并迅速且有效地將其轉(zhuǎn)化成氫氣。氫氣是一種清潔燃料，在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生碳或二氧化碳。
Turro表示："該理念得以實(shí)現(xiàn)是因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠讓該分子處于激發(fā)狀態(tài)，吸收光子，并存儲(chǔ)兩個(gè)電子，以制造氫氣。在一個(gè)由兩個(gè)光子產(chǎn)生的分子中存儲(chǔ)兩個(gè)電子，并合成制氫，這一做法前所未有。"
將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為汽車(chē)燃料首先需要利用一種機(jī)制收集能量，再將此類(lèi)能量轉(zhuǎn)化為燃料，而轉(zhuǎn)化需要一種稱(chēng)為"催化劑"(能夠加速化學(xué)反應(yīng))的東西，讓太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫氣等可使用的能源。
以前的研究大多數(shù)是嘗試收集紫外線(xiàn)等較高能量波長(zhǎng)的陽(yáng)光，再將此類(lèi)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為氫氣。Turro表示，少數(shù)依靠單分子去收集能量的研究也非常低效，部分原因在于無(wú)法從整個(gè)可見(jiàn)光光譜中收集能量，而無(wú)法做到這一點(diǎn)的原因在于催化劑本身降解得很快。
Turro的研究小組發(fā)現(xiàn)了如何用一個(gè)分子(元素銠的一種形式)制造催化劑，從而可以損失更少的能量。研究小組找到了方法，可以收集從紅外線(xiàn)到紫外線(xiàn)整個(gè)可見(jiàn)光光譜的能量。該研究小組設(shè)計(jì)的系統(tǒng)與之前和紫外線(xiàn)光子工作的單分子系統(tǒng)相比，效率提高了24倍以上。
在該項(xiàng)研究中，研究人員用LED燈照射含有活性分子的酸性溶液，發(fā)現(xiàn)制出了氫氣。Turro表示："該方法可行的原因是該分子很難被氧化。"
Turro表示，在該研究小組將成果應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界之前，還有很多工作要完成。銠是一種稀有金屬，以銠為原料制造催化劑的成本較高。目前，該研究小組正致力于改進(jìn)該分子，使其能夠在更長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)制造氫氣，并致力于利用更便宜的材料制造催化劑。
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