Generación De Hidrógeno Con Fotólisis De Agua

El hidrógeno se considera como una fuente de energía ideal, sin embargo, si se extrae hidrógeno por calentamiento o por descomposición eléctrica, el consumo de energía en el proceso será mayor que la energía en hidrógeno, lo que ocasionará un costo muy elevado que es más perjudicial que beneficioso. Por lo tanto, la forma conveniente y económica de producir hidrógeno se ha convertido en un deseo que los investigadores soñaron. El uso de la descomposición fotocatalítica química o solar del agua es la producción de hidrógeno renovable más atractiva, y el uso de un semiconductor de óxido como fotocatalizador para dividir el agua para producir hidrógeno mediante la utilización directa de la luz solar se conoce como la "tecnología del sueño del siglo XXI".

La fotólisis del agua en la tecnología del hidrógeno comenzó en 1972, dos profesores de Fujishima A y Honda K de la Universidad de Tokio informaron en primer lugar que encontraron el fenómeno de un solo cristal de dióxido de titanio descomposición fotocatalítica del agua para producir hidrógeno, lo que revela la posibilidad de descomposición del agua en el hidrógeno mediante el uso directo de la energía solar, y también abrió la ruta de la investigación de la división del agua mediante la energía solar. Con la electrólisis del agua para la descomposición fotocatalítica semiconductora del agua evolucionada en fotocatálisis heterogénea de hidrógeno y la aparición de fotocatalizadores fuera del dióxido de titanio, ha aumentado el método de división de agua fotocatalítica, y ha hecho un progreso considerable en la síntesis, modificación del fotocatalizador.

En 1976, Hodes aplicó por primera vez WO 3 al sistema de división de agua ligera, a partir de entonces, las personas han lanzado una amplia gama de estudios en el sistema de fotólisis de agua WO 3. Con la mejora continua de las técnicas de preparación de WO3 y la profundización de la investigación, se descubre que las nanoestructuras WO 3 tienen mejor capacidad fotocatalítica y, por lo tanto, aportaron mucha investigación. Cristino y su equipo utilizaron láminas anodizadas de metal W para preparar el fotoanodo WO 3 que exhibe el rendimiento fotoelectroquímico, una excelente dinámica de transporte de carga y un alto rendimiento de hidrógeno.

La razón principal de que los materiales semiconductores de nanómetros atraigan una gran atención puede ser:

1. En comparación con el material a granel, nano semiconductor tiene una superficie específica más alta, puede mejorar efectivamente la tasa de conversión;

2. El material semiconductor del nanómetro tiene una alta conversión de energía y un potencial enorme.

Muchos sistemas de materiales anódicos se basan en material semiconductor nanométrico, como sulfuro de cadmio (CdS), trióxido de tungsteno (WO 3), óxido de hierro (Fe 2 O 3), etc..

El trióxido de tungsteno tiene una banda prohibida baja y muestra una buena respuesta a la luz visible que usa más luz solar, por lo tanto tiene la excelente propiedad anticorrosiva y de transporte del electrón fotogenerado; sin embargo, debido a la banda de conducción de trióxido de tungsteno, el potencial del electrodo de + 0.4V, potencial positivo al electrodo de la semi-reacción de reducción de división de agua H 2 / H2O, por lo que no puede usarse en la fotólisis de la generación de hidrógeno en agua la termodinámica, pero se puede utilizar para fotólisis de agua con oxígeno. La ciencia muestra que aplicar un sesgo ayuda a que los electrones fotogenerados se inyecten en las moléculas de agua, por lo general se aplica un sesgo apropiado en la fotólisis WO 3 de los sistemas de agua para la evolución del hidrógeno fotocatalítico.

Du Junping y su equipo preparó materiales catalíticos WO 3 con diferentes cantidades de cerio (Ce) dopado por sinterización en fase sólida, los resultados experimentales mostraron que el estado de derecho, dopaje rango de respuesta espectral de trióxido de tungsteno para expandir el área visible; además, el cerio no conduce a un nuevo fenómeno de fluorescencia, puede mejorar la intensidad de fluorescencia del fotocatalizador de trióxido de tungsteno dopado con cerio apropiado. Ce rastrear el dopaje al aumentar la cantidad de oxígeno vacante a su vez induce que el fotocatalizador Ce / WO 3 produzca más • OH y • O 2, lo que mejora en gran medida la actividad catalítica de la luz.

En comparación con el dióxido de titanio, el fotocatalizador WO 3 tiene un espacio de banda inferior, y tiene una buena respuesta a la luz visible, puede usar más energía solar; Además, en el sistema de reacción real de la descomposición fotocatalítica del agua, el WO 3 puede mantener una excelente resistencia a la luz y una propiedad de transporte fotoelectrónico a largo plazo. Por lo tanto, WO 3 se considera una fotólisis del agua ideal del catalizador, y muestra una aplicación importante en el campo de división de agua solar.