Génération D'hydrogène Par Photolyse De L'eau

L'hydrogène est considéré comme une source d'énergie idéale, mais si l'on extrait de l'hydrogène par chauffage ou par décomposition électrique, la consommation d'énergie sera supérieure à celle de l'hydrogène, ce qui causera plus de dégâts que de bien. . Par conséquent, le moyen pratique et peu coûteux de produire de l'hydrogène est devenu un désir rêvé par les chercheurs. L'utilisation de la décomposition photocatalytique chimique ou solaire de l'eau est la production d'hydrogène renouvelable la plus attrayante, et l'utilisation d'un semiconducteur oxyde comme photocatalyseur pour séparer l'eau pour produire de l'hydrogène par utilisation directe du soleil est connue comme la «technologie du rêve du 21ème siècle».

Photolyse de l'eau dans la technologie de l'hydrogène a commencé en 1972, deux professeurs de Fujishima A et Honda K de Tokyo University ont d'abord signalé qu'ils ont trouvé un phénomène de décomposition photocatalytique de l'eau pour produire de l'hydrogène, ce qui révèle la possibilité de décomposition de l'eau en hydrogène en utilisant directement l'énergie solaire, et a également ouvert la voie de recherche de la séparation de l'eau en utilisant le solaire. Avec l'électrolyse de l'eau à la décomposition photocatalytique semi-conductrice de l'eau dégagée en photocatalyse hétérogène à hydrogène et la découverte de photocatalyseurs hors dioxyde de titane, la méthode de splitting photocatalytique a augmenté, et a fait des progrès considérables dans la synthèse, modification du photocatalyseur.

En 1976, Hodes appliqua pour la première fois le WO 3 au système de séparation de l'eau légère. À partir de ce moment-là, les gens ont entrepris une vaste gamme d'études dans le système de photolyse de l'eau WO 3. Avec l'amélioration continue des techniques de préparation du WO3 et l'approfondissement de la recherche, on découvre que les nanostructures WO 3 ont une meilleure capacité photocatalytique et ont donc fait l'objet de nombreuses recherches. Cristino et son équipe ont utilisé une feuille de métal W anodisé pour préparer la photoanode WO 3 qui présente les performances photoélectrochimiques, une excellente dynamique de transport de charge, a un rendement en hydrogène élevé.

La raison principale des matériaux semi-conducteurs nanométriques attirant une grande attention peut être:

1. Comparé au matériau en vrac, nano semi-conducteur a une surface spécifique plus élevée, peut effectivement améliorer le taux de conversion;

2. Le matériau semi-conducteur de nanomètre a la conversion d'énergie élevée et le potentiel énorme.

De nombreux systèmes de matériaux anodiques sont basés sur un matériau semi-conducteur nanométrique, tel que le sulfure de cadmium (CdS), le trioxyde de tungstène (WO3), l'oxyde de fer (Fe2O3) et ainsi de suite.

Le trioxyde de tungstène a une faible bande passante et montre une bonne réponse à la lumière visible qui utilise plus de lumière du soleil, ce qui lui confère d'excellentes propriétés anti-corrosion et de transport de l'électron photo-généré; Cependant, en raison de la bande de conduction du trioxyde de tungstène, le potentiel d'électrode de + 0,4V, positif au potentiel d'électrode de la demi-réaction de réduction de l'eau H 2 / H2O, il ne peut pas être utilisé dans la photolyse la thermodynamique, mais peut être utilisé pour l'oxygène de photolyse de l'eau. La science montre que l'application d'une polarisation aide les électrons photogénérés à être injectés dans les molécules d'eau, elle applique généralement un biais approprié dans la photolyse WO 3 des systèmes d'eau pour l'évolution de l'hydrogène photocatalytique.

Du Junping et son équipe ont préparé des matériaux catalytiques WO 3 avec différentes quantités de cérium (Ce) dopé par frittage en phase solide, les résultats expérimentaux ont montré que la règle de loi, la gamme de réponse spectrale de dopage Ce de trioxyde de tungstène pour élargir la zone visible ; en outre, le cérium ne conduit pas à un nouveau phénomène de fluorescence, peut améliorer l'intensité de fluorescence du photocatalyseur du trioxyde de tungstène dopé au cérium approprié. Le dopage au Ce Ce, en augmentant la quantité de vide d'oxygène, induit à son tour le photocatalyseur Ce / WO 3 à produire plus de • OH et • O 2, ce qui augmente considérablement l'activité catalytique de la lumière.

Comparé au dioxyde de titane, le photocatalyseur WO 3 a une bande interdite plus faible, et a une bonne réponse à la lumière visible, peut utiliser plus d'énergie solaire; De plus, dans le système de réaction réel de la décomposition photocatalytique de l'eau, WO3 peut maintenir une excellente résistance à la lumière et une excellente propriété de transport de photoélectrons à long terme. WO 3 est donc considéré comme une photolyse idéale de l'eau par un catalyseur et présente des applications importantes dans le domaine de la séparation de l'eau solaire.