Geração de Hidrogênio de Fotólise de Água

Hidrogênio é considerado como uma fonte de energia ideal, no entanto, se extrair hidrogênio por aquecimento ou método de decomposição elétrica, o consumo de energia no processo será mais do que a energia do hidrogênio, causando um custo muito alto que é mais prejudicial do que bom. Portanto, a maneira conveniente e barata de produzir hidrogênio tornou-se um desejo que os pesquisadores sonharam. O uso de decomposição fotocatalítica química ou solar da água é a produção de hidrogênio renovável mais atraente, e o uso de um semicondutor de óxido como fotocatalisador para dividir a água para produzir hidrogênio através da utilização direta da luz solar é conhecido como a "tecnologia do sonho do século 21".

 Fotólise da água em hidrogênio tecnologia começou em 1972, dois professores de Fujishima A e Honda K da Universidade de Tóquio relataram em primeiro lugar que encontraram fenômeno de um único cristal de eletrodo de dióxido de titânio decomposição fotocatalítica de água para produzir hidrogênio, o que revela a possibilidade de decomposição da água em hidrogênio, usando diretamente a energia solar, e também abriu o caminho de pesquisa da divisão da água usando energia solar. Com eletrólise da água para a decomposição fotocatalítica semicondutores de água evoluiu para a fotocatálise heterogênea de hidrogênio eo encontrado de fotocatalistas fora dióxido de titânio, método de divisão de água fotocatalítico tem aumento, e fez progressos consideráveis ​​na síntese, modificação do fotocatalisador.

 Em 1976, a Hodes aplicou pela primeira vez o WO 3 ao sistema de separação de água leve. Desde então, as pessoas lançaram uma ampla gama de estudos no sistema de fotólise de água WO 3. Com a melhoria contínua das técnicas de preparação de WO3 e o aprofundamento da pesquisa, descobriu-se que as nanoestruturas WO 3 têm melhor capacidade fotocatalítica e, portanto, trouxeram muita pesquisa. Cristino e sua equipe usaram chapas W de metal anodizado para preparar o fotoanodo WO 3 que exibe o desempenho fotoeletroquímico, excelente dinâmica de transporte de carga, tem um alto rendimento de hidrogênio.

 A principal razão para os materiais semicondutores nanométricos atrairem grande atenção pode ser:

1. Comparado com o material a granel, nano semicondutor tem uma área de superfície específica superior, pode efetivamente melhorar a taxa de conversão;

2. O material semicondutor de nanômetro tem alta conversão de energia e potencial enorme. Muitos sistemas de material anódico são baseados em material semicondutor nanométrico, como sulfeto de cádmio (CdS), trióxido de tungstênio (WO 3), óxido de ferro (Fe 2 O 3) e assim por diante.

O trióxido de tungstênio tem a baixa largura de banda e mostra boa resposta à luz visível, que usa mais luz solar, para ter a excelente propriedade anticorrosiva e de transporte do elétron foto-gerado; no entanto, devido à banda de condução de trióxido de tungstênio o potencial do eletrodo de + 0.4V, positivo ao potencial do eletrodo da reação de redução da separação de água H 2 / H2O, por isso não pode ser usado na fotólise da geração de hidrogênio em água a termodinâmica, mas pode ser usado para oxigênio de fotólise de água. A ciência mostra que a aplicação de um viés ajuda os elétrons fotogerados a serem injetados nas moléculas de água, geralmente é aplicado um viés apropriado na fotólise do WO 3 dos sistemas de água para a evolução do hidrogênio fotocatalítico.

 Du Junping e sua equipe prepararam materiais catalíticos WO 3 com diferentes quantidades de cério (Ce) dopados por sinterização em fase sólida, os resultados experimentais mostraram que o Estado de Direito, gama de resposta espectral Ce doping de trióxido de tungstênio para expandir a área visível; além disso, o cério não leva a um novo fenômeno de fluorescência, pode aumentar a intensidade de fluorescência do fotocatalisador de trióxido de tungstênio dopada com cério. O rastreio de dopagem de carbono, aumentando a quantidade de vacância de oxigênio, por sua vez, induz o fotocatalisador Ce / WO3 a produzir mais • OH e • O2, aumentando dessa forma a atividade catalítica leve.

  Em comparação com o dióxido de titânio, o fotocatalisador WO 3 tem um intervalo de banda inferior e tem uma boa resposta à luz visível, pode usar mais energia solar; Além disso, no sistema de reação real de decomposição fotocatalítica da água, o WO 3 pode manter uma excelente resistência à luz e propriedade de transporte fotoeletrônico a longo prazo. Assim, o WO 3 é considerado uma fotólise de catalisador ideal de água, e mostra uma importante aplicação no campo de separação de água solar.