水能轉化為氫作為能源嗎？

文章出處：責任編輯：人氣：-發表時間：2023-06-05 11:10:18【大中小】

水能轉化為氫作為能源嗎？

氫氣4

水，化學式為H2O，由氫和氧組成。從水中分離氫氣并不困難。然而，氫氣的收集和儲存一直是一個技術
挑戰，阻礙了通過水的光解生產氫氣的實際應用。最近，中國科學技術大學的研究人員解決了這個問題，他們提出了第一個利用第一原理計算通過水的光解進行儲氫的集成材料系統設計。該方案具有成本低、通用性強和安全儲氫的優點。

通過水的光解生產氫氣的發展已經停滯了一段時間

早在20世紀70年代，就有人提出了一個顯然完全可持續的氫經濟解決方案。在取之不盡用之不竭的陽光的驅動下，水分解成氫氣和氧氣。

氫的產生取決于光生電子和空穴向氧化和還原位點的遷移，因此兩者之間的距離應小于電子的平均自由程，即10-50nm。如此短的距離不僅使反反應的發生不可避免，而且增加了分離和收集氫氣的難度。中國科技大學的相關研究人員介紹，另一方面，氫氣的安全儲存是一個長期的挑戰。氫氣和氧氣混合具有極大的爆炸性和危險性。常用的高壓液態金屬儲氫成本高，使用不方便。因此，太陽能光催化水分解制氫無法實現不能大規模有效地使用。

最新研究實現氫氣的高效純化

諾貝爾獎獲得者、英國科學家安德烈·海姆爵士和中國科技大學啟發了科學家：石墨烯可以隔離所有氣體和液體，但它可以“打開”質子并慷慨釋放。利用這扇大自然為質子打開的“便門”，蔣軍等人設計了一種由二維碳氮材料和石墨烯基材料組成的三明治結構。

在這種三明治結構體系中，碳氮材料是兩層官能團改性石墨烯之間的三明治。在這個過程中，石墨烯只釋放給氫原子，而水的光解產生的氫不能滲透到石墨烯材料中，這導致水的光解生成的氫分子被安全地保存在夾層復合材料系統中；同時，O2和OH等體系不能進入復合體系，這抑制了反反應的發生，并在高儲氫率下實現了安全的儲氫。

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