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科学家提高了使用无金属的光催化剂将太阳能转化为氢的效率

中国天津大学的科学家发现了一种更有效的方式将太阳能转化为氢,从而在没有阳光的情况下产生更多新颖的能量。突破性发现使用不含金属的光催化剂将太阳能转化为氢。该发现被证明比在可见光照射下使用聚合碳氮化物(PCN)的以前的能量产生器高11倍。

当光伏面板将太阳光转换为电能时,在太阳光时段会产生多余的电能。如果连接到该系统的电子设备未使用全部电源,则多余的能量可用于为电解槽供电。电解器将水分解成氢和氧原子并将其存储。当没有阳光时,氢被储存在燃料电池中以产生电能。

科学家将氢转化率提高了11倍

天津大学的科学家发现,通过增加聚合碳氮化物(PCN)的表面积,催化作用成倍增加,催化效率提高了11倍。当前的基于PCN的材料的光催化活性仍然很差,因为它们不能很好地分散在水中,并且电子空穴的复合发生得太快。过去的研究使用了昂贵的金属(例如铂)来分解水并产生氢来存储能量。这种方法是不经济的,并且使太阳能的使用成本很高。有了这一新发现,使用不含金属的光催化剂,太阳能可以大大提高效率和负担得起。

秘密在于聚合氮化碳的合成和热处理。中国化学家使用两步热处理来分离出单片聚合碳氮化物。这些薄片紧密地包装在一起,开始分离成具有大孔的单个纳米层。这些孔含有具有特定功能的不同氨基;科学家分析了样品,以确定如何使氢的生产更有效率。

这项研究的共同作者之一的博士生Jian Ren说:“我们能够确定在孔中沉积了哪些氨基和氧化基团。”“从氢到氢的转化:纳米结构将无金属的光催化剂的效率提高了11倍。”

在BESSY II上分析的PCN样品显示,特定的氨基在将电子吸引到自身方面更有​​效。科学家们观察到了基于氧的缺陷,并分离出最适合分解水和提高氢转化效率的基团。当使用镍作为助催化剂时,观察到最有效的转化。

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