Nước Photolysis Hydrogen Generation

Hydrogen được coi là nguồn năng lượng lý tưởng, tuy nhiên, nếu chiết xuất hydro bằng phương pháp nung nóng hoặc phân hủy điện, tiêu thụ năng lượng trong quá trình sẽ nhiều hơn năng lượng trong hydro, do đó gây ra chi phí rất cao và có hại hơn là tốt. Vì vậy, cách thuận tiện và rẻ tiền để sản xuất hydro đã trở thành một mong muốn mà các nhà nghiên cứu mơ ước. Việc sử dụng phân hủy quang hóa và năng lượng mặt trời là sản phẩm hydro tái tạo hấp dẫn nhất và việc sử dụng chất bán dẫn oxit làm chất xúc tác để tách nước thành hydro bằng cách sử dụng trực tiếp ánh sáng mặt trời được gọi là "công nghệ giấc mơ thế kỷ 21".

Sự phân ly nước thành công nghệ hydro bắt đầu vào năm 1972, hai giáo sư Fujishima A và Honda K của Đại học Tokyo đã báo cáo rằng họ đã tìm thấy hiện tượng một tinh thể titan dioxit phân hủy quang xúc tác phân tử nước để tạo ra hydro, cho thấy khả năng phân hủy nước thành hydro bằng cách trực tiếp sử dụng năng lượng mặt trời, và cũng mở ra con đường nghiên cứu tách nước bằng năng lượng mặt trời. Với sự phân hủy nước thành phân hủy quang xúc tác bán dẫn của nước phát triển thành quang xúc tác không đồng nhất hydro và tìm thấy xúc tác quang học bên ngoài titanium dioxide, phương pháp tách nước quang xúc tác đã tăng lên và đã đạt được tiến bộ đáng kể trong tổng hợp, sửa đổi quang xúc tác.

Năm 1976, Hodes lần đầu tiên áp dụng WO 3 cho hệ thống tách nước nhẹ, từ đó trở đi, người ta đã đưa ra một loạt các nghiên cứu trong hệ thống phân tách nước WO 3. Với việc cải tiến liên tục các kỹ thuật chuẩn bị WO3 và việc nghiên cứu sâu hơn, cấu trúc nano WO 3 được phát hiện có khả năng quang xúc tác tốt hơn, và do đó mang lại rất nhiều nghiên cứu. Cristino và nhóm của họ đã sử dụng tấm kim loại anodized W để chuẩn bị tấm photoOode WO 3 thể hiện hiệu suất quang điện, động lực vận chuyển tuyệt vời, có năng suất hydro cao.

Lý do chính của vật liệu bán dẫn nanomet thu hút sự chú ý rộng có thể là:

1. So với vật liệu số lượng lớn, chất bán dẫn nano có diện tích bề mặt cụ thể cao hơn, có hiệu quả có thể cải thiện tỷ lệ chuyển đổi;

2. Vật liệu bán dẫn Nanomet có chuyển đổi năng lượng cao và tiềm năng rất lớn.

Nhiều hệ thống vật liệu anode được dựa trên vật liệu bán dẫn nanomet, chẳng hạn như cadmium sulfide (CdS), vonfram trioxit (WO 3), oxit sắt (Fe 2 O 3) và vân vân.

Vonfram trioxide có dải băng thấp và cho thấy phản ứng tốt với ánh sáng khả kiến, sử dụng nhiều ánh sáng mặt trời hơn, do đó có khả năng chống ăn mòn và vận chuyển tuyệt vời của electron tạo ảnh; tuy nhiên, do dải dẫn của vonfram trioxit điện thế của điện cực + 0.4V, tích cực với điện thế tiềm năng của phản ứng phân rã giảm phân rã nước H 2 / H2O, vì vậy nó không thể được sử dụng trong quá trình phân tách tạo hydro trong nước nhiệt động lực học nhưng có thể được sử dụng cho ôxy phân tách nước. Khoa học cho thấy rằng việc áp dụng một thiên vị giúp các electron được tạo hình ảnh được tiêm vào các phân tử nước, nó thường áp dụng một sự thiên vị thích hợp trong sự phân tán WO 3 của các hệ thống nước cho quá trình tiến hóa hydro quang xúc tác.

Du Junping và nhóm của ông đã chuẩn bị vật liệu xúc tác WO 3 với lượng Cerium khác nhau (Ce) pha tạp bởi quá trình thiêu kết pha rắn, kết quả thí nghiệm cho thấy quy luật, phạm vi phản ứng doping phổ Ce doping trioxide để mở rộng vùng nhìn thấy; ngoài ra, xeri không dẫn đến hiện tượng huỳnh quang mới, có thể tăng cường cường độ huỳnh quang quang xúc tác quang trioxide thích hợp của xeri. Ce doping dấu vết bằng cách tăng số lượng vị trí tuyển dụng oxy lần lượt gây ra Ce / WO 3 quang xúc tác sản xuất nhiều hơn • OH và • O 2, do đó làm tăng đáng kể hoạt động xúc tác ánh sáng.

So với titanium dioxide, chất xúc tác quang học WO 3 có khoảng cách dải thấp hơn và có phản ứng tốt với ánh sáng khả kiến, có thể sử dụng nhiều năng lượng mặt trời hơn; Ngoài ra, trong hệ thống phản ứng phân hủy quang xúc tác thực tế của nước, WO 3 có thể duy trì khả năng chống ánh sáng tuyệt vời và đặc tính vận chuyển ảnh điện tử trong dài hạn. Vì vậy, WO 3 được coi là một chất xúc tác xúc tác lý tưởng của nước, và cho thấy một ứng dụng quan trọng trong lĩnh vực tách nước mặt trời.