Generazione Di Idrogeno A Fotolisi Dell'acqua

L'idrogeno è considerato come una fonte di energia ideale, tuttavia, se si estrae l'idrogeno mediante riscaldamento o metodo di decomposizione elettrica, il consumo di energia nel processo sarà maggiore dell'energia nell'idrogeno, causando un costo molto elevato che è più dannoso che buono . Pertanto, il modo conveniente e poco costoso per produrre idrogeno è diventato un desiderio che i ricercatori hanno sognato. L'uso della decomposizione chimica o solare fotocatalitica dell'acqua è la produzione di idrogeno rinnovabile più attraente, e l'uso di un semiconduttore di ossido come fotocatalizzatore per dividere l'acqua per produrre l'idrogeno mediante l'utilizzo diretto della luce solare è noto come "la tecnologia del sogno del 21 ° secolo".

La fotolisi dell'acqua nella tecnologia dell'idrogeno è iniziata nel 1972, due professori di Fujishima A e Honda K dell'Università di Tokyo hanno riferito di aver scoperto il fenomeno di un singolo cristallo di biossido di titanio elettrocatalitico decomposizione dell'acqua per produrre idrogeno, che rivela la possibilità di decomposizione dell'acqua in idrogeno utilizzando direttamente l'energia solare, e ha anche aperto il percorso di ricerca della scissione dell'acqua utilizzando il solare. Con l'elettrolisi dell'acqua alla decomposizione fotocatalitica dei semiconduttori dell'acqua evoluta in fotocatalisi eterogenea dell'idrogeno e il ritrovamento di fotocatalizzatori al di fuori del biossido di titanio, il metodo di scissione dell'acqua fotocatalitico è aumentato e ha fatto notevoli progressi nella sintesi, modifica del fotocatalizzatore.

Nel 1976, Hodes ha prima applicato WO 3 al sistema di scissione dell'acqua leggera, da allora in poi, le persone hanno lanciato una vasta gamma di studi nel sistema di fotolisi dell'acqua WO 3. Con il continuo miglioramento delle tecniche di preparazione WO3 e l'approfondimento della ricerca, le nanostrutture WO 3 hanno scoperto di avere una migliore capacità fotocatalitica, e quindi hanno portato molte ricerche. Cristino e il loro team hanno utilizzato un foglio di metallo anodizzato W per preparare il fotoanodo WO 3 che esibisce le prestazioni fotoelettrochimiche, eccellente dinamica di trasporto della carica, ha un alto rendimento di idrogeno.

La ragione principale dei materiali a semiconduttori nanometrici che attirano ampia attenzione potrebbe essere:

1. Rispetto al materiale sfuso, il nano semiconduttore ha una superficie specifica più alta, può effettivamente migliorare il tasso di conversione;

2. Il materiale semiconduttore nanometrico ha un'alta conversione di energia e un potenziale enorme.

Molti sistemi di materiali anodici sono basati su materiale semiconduttore nanometrico, come il solfuro di cadmio (CdS), triossido di tungsteno (WO 3), ossido di ferro (Fe 2 O 3) e così via.

Il triossido di tungsteno ha la bassa banda proibita e mostra una buona risposta alla luce visibile che utilizza più luce solare, così da avere l'eccellente proprietà anti-corrosione e di trasporto degli elettroni foto-generati; tuttavia, a causa della banda di conduzione del triossido di tungsteno il potenziale dell'elettrodo di + 0,4 V, positivo al potenziale dell'elettrodo della semireazione di riduzione della scissione dell'acqua H 2 / H2O, quindi non può essere utilizzato nella fotolisi della generazione di idrogeno in acqua in la termodinamica ma può essere utilizzata per l'ossigeno di fotolisi dell'acqua. La scienza dimostra che l'applicazione di un pregiudizio aiuta gli elettroni fotogenerati ad essere iniettati in molecole d'acqua, di solito si applica un pregiudizio appropriato nella fotolisi WO 3 dei sistemi idrici per l'evoluzione dell'idrogeno fotocatalitico.

Du Junping e il suo team hanno preparato materiali catalitici WO 3 con diverse quantità di cerio (Ce) drogato mediante sinterizzazione in fase solida, i risultati sperimentali hanno mostrato che lo stato di diritto, intervallo di risposta spettrale del doping Ce di triossido di tungsteno per espandere l'area visibile; inoltre, il cerio non porta a un nuovo fenomeno di fluorescenza, può aumentare l'intensità appropriata della fluorescenza del fotocatalizzatore del triossido di tungsteno drogato con cerio. Il drogaggio delle tracce di ce aumentando la quantità di ossigeno disponibile a sua volta induce il fotocatalizzatore di Ce / WO 3 a produrre più • OH e • O 2, migliorando così notevolmente l'attività catalitica leggera.

Rispetto al biossido di titanio, il fotocatalizzatore WO 3 ha un gap di banda inferiore e ha una buona risposta alla luce visibile, può utilizzare più energia solare; Inoltre, nel sistema di reazione reale della decomposizione fotocatalitica dell'acqua, WO 3 può mantenere un'eccellente resistenza alla luce e una proprietà di trasporto fotoelettronica a lungo termine. Pertanto, WO 3 è considerato una fotolisi catalitica ideale dell'acqua e mostra importanti applicazioni nel campo della scissione dell'acqua solare.