โฟโตไลซิส น้ำไฮโดรเจนรุ่น

ไฮโดรเจนถือเป็นแหล่งพลังงานที่เหมาะ แต่ถ้าการสกัดไฮโดรเจนด้วยวิธีการเผาแบบใช้ความร้อนหรือการสลายตัวทางไฟฟ้าการใช้พลังงานในกระบวนการนี้จะมากกว่าพลังงานในไฮโดรเจนทำให้ต้นทุนสูงมากซึ่งเป็นอันตรายมากกว่าดีดังนั้นวิธีที่สะดวกและราคาไม่แพงในการผลิตไฮโดรเจนเป็นความปรารถนาที่นักวิจัยฝันถึงการใช้การสลายตัวทางเคมีหรือแสงอาทิตย์ของน้ำคือการผลิตไฮโดรเจนหมุนเวียนที่น่าสนใจที่สุดและการใช้สารกึ่งตัวนำออกไซด์ในการแยกน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนโดยการใช้ประโยชน์โดยตรงจากแสงแดดเรียกได้ว่าเป็น "เทคโนโลยีในฝันของศตวรรษที่ 21"

โฟโตไลซิส ของน้ำเป็นเทคโนโลยีไฮโดรเจนเริ่มในปี 1972 สองอาจารย์ของ Fujishima A และ Honda K ของมหาวิทยาลัยโตเกียวแรกรายงานว่าพวกเขาพบปรากฏการณ์ของผลึกเดียวของการสลายตัวของไทเทเนียมไดออกไซด์ไฟฟ้า รี น้ำในการผลิตไฮโดรเจนซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการสลายตัวของน้ำเป็นไฮโดรเจนโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์โดยตรงและยังได้เปิดเส้นทางการแยกน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ ด้วยการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำต่อการสลายตัวของสารกึ่งตัวนำของน้ำที่กลายเป็น การเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง ไฮโดรเจนที่ไม่เหมือนกันและพบโฟโตคะตะลิ ์ นอกไททาเนียมไดออกไซด์วิธีการแยกน้ำด้วยการโฟโตแคทาไลต์ได้เพิ่มขึ้นและมีความก้าวหน้าอย่างมากในการสังเคราะห์การปรับเปลี่ยน โฟโตคะตะลิ ์.

ในปีพ. ศ. 2519 Hodes ใช้ WO 3 เป็นครั้งแรกในระบบแยกน้ำจากนั้นผู้คนจึงได้เปิดตัวการศึกษาแบบ WO 3 ในระบบบำบัดน้ำเสียที่หลากหลาย ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคนิคการเตรียม WO3 และการวิจัยที่ลึกซึ้งขึ้นทำให้โครงสร้างนาโนวัตต์3มีความสามารถในการถ่ายเทความร้อนได้ดีจึงทำให้เกิดการวิจัยเป็นอย่างมาก Cristino และทีมงานของพวกเขาใช้แผ่นโลหะ Wที่ทำจากเนียมเพื่อเตรียมWO3photoanodeซึ่งแสดงถึงประสิทธิภาพการทำงานของ photoelectrochemical ซึ่งเป็นพลวัตการขนส่งที่ดีเยี่ยมมีผลผลิตไฮโดรเจนสูง.

เหตุผลหลักของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์นาโนเมตรที่ดึงดูดความสนใจได้กว้าง:

1.เมื่อเทียบกับวัสดุจำนวนมากสารกึ่งตัวนำนาโนมีพื้นที่ผิวที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นสามารถปรับปรุงอัตราการแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2.วัสดุนาโนเมตรแบบเซมิคอนดักเตอร์มีการแปลงพลังงานสูงและมีศักยภาพมหาศาล

ระบบวัสดุอะโนไดซ์จำนวนมากจะขึ้นอยู่กับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์นาโนเมตรเช่นแคดเมียมซัลไฟด์ (CdS) ทังสเตนไตรออกไซด์ (WO 3)เหล็กออกไซด์ (Fe2O3) เป็นต้น.

ทังสเตนไตรออกไซด์มี bandgap ต่ำและแสดงการตอบสนองที่ดีกับแสงที่มองเห็นซึ่งใช้แสงแดดมากขึ้นจึงมีการป้องกันการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยมและการขนส่งของอิเล็กตรอนที่สร้างภาพถ่ายอย่างไรก็ตามเนื่องจากแถบการนำทังสเตนไตรออกไซด์ศักย์ไฟฟ้าของ+0.4Vให้ผลบวกกับศักย์ไฟฟ้าของน้ำลดครึ่งปฏิกิริยาH2/H2Oดังนั้นจึงไม่สามารถใช้ในการสลายตัวของไฮโดรเจนน้ำในอุณหพลศาสตร์แต่สามารถนำมาใช้สำหรับการถ่ายเทน้ำออกซิเจนวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าการใช้อคติช่วยให้อิเล็กตรอนphotogeneratedถูกฉีดเข้าไปในโมเลกุลของน้ำมักจะใช้อคติที่เหมาะสมใน WO3โฟโตไลซิส ของระบบน้ำสำหรับวิวัฒนาการไฮโดรเจน ี.

Du Junping และทีมงานของเขาเตรียมวัสดุที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา WO3ด้วยซีเรียม (ซี) ที่ต่างกันโดยเจือจางด้วยการเจียรด้วยเฟสของแข็งผลการทดลองแสดงให้เห็นว่ากฎข้อบังคับทางกฎหมายช่วงตอบสนองสเปกตรัม doping ของไทเทเนียมทังสเตนเพื่อขยายพื้นที่ที่มองเห็นได้นอกจากนี้ซีเรียมไม่ได้นำไปสู่ปรากฏการณ์ใหม่ของการเรืองแสงสามารถเพิ่มความเข้มแสงที่เหมาะสมซีเรียมทังสเตนโฟโตคะตะลิ์เรืองแสงความเข้มCeการทำให้มึงเมาโดยการเพิ่มปริมาณออกซิเจนที่ว่างลงในการกระตุ้นให้เกิดโฟโตคะตาลัท Ce/WO3 ให้ผลมากยิ่งขึ้น• OH และ• O2 จึงช่วยเพิ่มกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยาของแสง.

เมื่อเปรียบเทียบกับไททาเนียมไดออกไซด์ตัวทำละลายแบบแสงWO3มีช่องว่างแถบล่างและตอบสนองต่อแสงที่มองเห็นได้ดีสามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้มากขึ้น นอกจากนี้ในระบบปฏิกิริยาที่แท้จริงของการสลายตัวด้วยแสงจากแสงทำให้WO3สามารถรักษาความต้านทานแสงได้ดีเยี่ยมและคุณสมบัติในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในระยะยาว ดังนั้น WO 3 จึงถูกพิจารณาว่าเป็น โฟโตไลซิส ของตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสำหรับน้ำและแสดงให้เห็นถึงการใช้งานที่สำคัญในด้านการแยกน้ำพลังงานแสงอาทิตย์.