通過模仿樹木的能量轉換過程，美國科學家日前開發(fā)出一種高效的太陽能制氫技術。該技術水解氫氣的效率比傳統(tǒng)技術高兩倍以上，且裝置能十分方便地安裝在湖泊、海洋和陸地上，為氫燃料的制備提供了一個新的選擇。
對于水解制氫技術，世界各地的科學家們已經(jīng)探索了多年，但這些技術大都需要將光催化劑置于水中。由于光線與水面接觸后會發(fā)生折射和衍射，極大限制了這些技術的制備效率。
新研究中，美國威斯康星大學麥迪遜分校材料科學與工程系助理教授王旭東(音譯)與美國林業(yè)產(chǎn)品實驗室的蔡志勇(音譯)博士專門對此進行了創(chuàng)新。他們試圖通過模仿樹的能量轉化過程來解決這一難題。據(jù)報道，這一“樹形”設備的頂部是由纖維素制成的面板和用二氧化鈦介孔材料制成的催化劑涂層，能最大限度地獲取陽光并增加水與催化劑的接觸面積;而在這顆“樹”的底部，則是由納米碳纖維(CNFs)組成的龐大“根系”，這些納米碳纖維制成的根系組織能夠將水分運輸?shù)巾敳康拇呋瘎?ldquo;葉子”上，在那里水會被分解成氫氣和氧氣。整個過程與樹木的光合作用極為相似。
由于催化劑不會完全淹沒在水中，能與陽光充分接觸，該技術大大縮短了水分解的時間，制氫效率比傳統(tǒng)技術要高很多。
王旭東說，通常水解制氫所使用的催化劑呈粉末狀。他們則采用了基于納米碳纖維材料的催化劑涂層技術，該技術與傳統(tǒng)技術相比具有極為優(yōu)異的親水性能。“在地面上放置一個盛水的容器就能通過該技術獲取氫燃料，如果能將這種裝置架設到湖泊或是海洋上將會更為便利。該技術有望最大限度地消除水面環(huán)境的局限性，最大限度地提高太陽能的轉化效率。以這種技術建立的制氫工廠既能建立在陸地上，也能建在水體上。氫是一種綠色能源，適用范圍十分廣泛，氫承載的能量能夠很方便地被運輸?shù)胶芏嗟胤剑瑹o論是汽車還是建筑物。”他說。
據(jù)悉，王旭東和他的合作者希望接下來制造一個更大規(guī)模的制氫裝置。該項目由美國能源部資助，目前美國林產(chǎn)品實驗室正在為該技術申請專利。
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