Su Fotoliz Hidrojen Üretimi

Hidrojen ideal bir enerji kaynağı olarak kabul edilir, ancak hidrojenin ısıtılarak veya elektrik ayrıştırma yöntemiyle ekstrakt edilmesi durumunda, işlemdeki enerji tüketimi hidrojen enerjisinden daha fazla olacak ve bu da çok yüksek maliyete yol açacak ve bu da maldan daha zararlıdır. Bu nedenle, hidrojen üretmek için uygun ve ucuz bir yol, araştırmacıların hayal ettiği bir arzu haline gelmiştir. Suyun kimyasal veya güneş fotokatalitik dekompozisyonunun kullanılması en cazip yenilenebilir hidrojen üretimidir ve güneş ışığından doğrudan yararlanılarak hidrojeni üretmek için bir fotokatalist olarak bir oksit yarı iletkeninin kullanılması "21. yüzyıl rüya teknolojisi" olarak bilinir.

Suyun hidrojen teknolojisine dönüşmesi 1972'de başladı. Fujishima A'nın iki profesörü ve Tokyo Üniversitesinin Honda K'sı ilk olarak, su üretmek için suyun bir titanyum dioksit elektrot fotokatalitik dekompozisyonu olan bir hidrojenin hidrojeni üretmek için fenomeni bulduğunu bildirdi. Güneş enerjisini kullanarak doğrudan hidrojene dönüşür ve ayrıca güneş kullanarak su ayırma araştırma yolunu açmıştır. Suyun yarı iletken fotokatalitik dekompozisyonuna elektroliziyle hidrojen heterojen fotokatalizme dönüştü ve titanyum dioksit dışında fotokatalistlerin bulunması, fotokatalitik su ayırma yönteminin artmasına ve fotokatalistin sentezinde, modifikasyonunda önemli ilerlemeler kaydetti.

1976 yılında Hodes, ilk olarak, WO 3'ü hafif su bölme sistemine uyguladı, o zamandan bu yana, insanlar WO 3 su fotoliz sistemi içinde geniş bir çalışma yelpazesi başlattılar. W03 hazırlama tekniklerinin sürekli iyileştirilmesi ve araştırmanın derinleştirilmesiyle, WO 3 nanoyapılarının daha iyi fotokatalitik kabiliyete sahip olduğu keşfedildi ve bu nedenle çok fazla araştırma getirdi. Cristino ve ekibi, fotoelektrokimyasal performansı, mükemmel yük taşıma dinamiklerini sergileyen WO 3 fotoojeni hazırlamak için eloksallı metal W levha kullanmış, yüksek bir hidrojen verimine sahiptir.

Geniş ilgi çeken nanometre yarıiletken malzemelerin ana nedeni şunlar olabilir:

1. dökme malzeme ile karşılaştırıldığında, nano yarıiletken daha yüksek bir spesifik yüzey alanına sahiptir, etkili bir şekilde dönüşüm oranını artırabilir;

2. Nanometre yarıiletken malzeme, yüksek enerji dönüşümü ve potansiyeli çok büyüktür.

Birçok anot malzeme sistemi, kadmiyum sülfit (CdS), tungsten trioksit (WO 3), demir oksit (Fe203) ve benzeri gibi nanometre yarı iletken malzemeye dayanmaktadır.

Tungsten trioksit düşük bant şekline sahiptir ve daha fazla güneş ışığı kullanan görünür ışığa iyi tepki gösterir, böylece mükemmel bir anti-korozyon ve foto-oluşturulmuş elektronun taşınması özelliği vardır; Ancak, tungsten trioksit iletim bandı nedeniyle + 0.4V elektrot potansiyeli, su-yarma azaltma yarı reaksiyon H 2 / H2O elektrot potansiyeline pozitif, bu yüzden su hidrojen üretimi fotolizinde kullanılamaz Termodinamik ama su fotoliz oksijeni için kullanılabilir. Bilim, bir yanlılığın uygulanmasının, fotojenere edilmiş elektronların su moleküllerine enjekte edilmesine yardımcı olduğunu gösterir, genellikle, fotokatalitik hidrojen gelişimi için su sistemlerinin W0 fotolizinde uygun bir yanlılık uygular.

Du Junping ve ekibi, katı faz sinterleme ile katkılı farklı miktarlarda seryum (Ce) içeren WO 3 katalitik materyaller hazırladılar; deney sonuçları, hukuk kurallarının, görünür alanın genişletilmesi için tungsten trioksitin Ce doping spektral tepki aralığının olduğunu gösterdi; Ayrıca, seryum floresan yeni bir fenomen yol açmaz, uygun seryum katkılı tungsten trioksit fotokatalist floresan yoğunluğu artırabilir. Ce izolatı miktarını arttırarak Ce iz dopingini indükleyerek Ce / WO 3 fotokatalizör daha fazla OH ve O 2 üretir ve böylece hafif katalitik aktiviteyi büyük ölçüde arttırır.

Titanyum dioksite kıyasla, WO 3 fotokatalist düşük bir bant boşluğuna sahiptir ve görünür ışığa iyi bir yanıt verir, daha fazla güneş enerjisi kullanabilir; Ek olarak, suyun fotokatalitik ayrışmasının gerçek reaksiyon sisteminde, WO 3, uzun vadede mükemmel ışık direnci ve foto-elektron taşıma özelliğini koruyabilir. Dolayısıyla, WO 3, suyun ideal bir katalizör fotolizi olduğu düşünülür ve güneş enerjili su bölme alanında önemli bir uygulama gösterir.