氧化镧制造新型半导体材料:超高效太阳能制氢材料一大进展

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2018-06-22 10:48:40

摘要: 氧化镧制造新型半导体材料:超高效太阳能制氢材料一大进展

       

       面对资源的逐渐枯竭,世界各国投入了大量的人力、物力来追逐太阳能制氢的“圣杯”,最近,使用太阳能来开发价格合理、可行和环保的氢燃料竞赛中,传来了振奋人心的消息。

  

  来自埃克塞特大学的可再生能源专家团队率先推出了一项新技术,即利用太阳光来生产氢气,从而创造出一种清洁、廉价和广泛使用的燃料。

  

  该研究小组开发了一种新方法,仅利用太阳光就能够将水分解成氢气和氧气。氢气可以用作燃料,未来有可能为家庭日用品和车辆等产品提供动力。

  

  值得一提的是,通过光合作用这种方式产生的氢燃料,不仅会大大减少碳的排放量,而且还会为我们创造出取之不尽,用之不竭的能源。

  

  在这一极具突破性的研究中,该团队研发出了一种,能够在水中发生电化学反应之前就吸收光的电极,该电极是由元素镧、铁、氧的纳米粒子制成的。

  

  研究人员认为,这种新型光电极不仅价格低廉,而且还可以在全球范围内大规模推广使用。

  

  《Scientific Reports》杂志对这一创新性研究做了详细的报道。

  

  该论文的第一作者,位于康沃尔市的埃克塞特大学环境与可持续发展研究所的Govinder Pawar表示:“随着经济和人口的增长,化石燃料的储量也正在以惊人的速度下降,因此它将无法满足全球能源的需求。

  

  “因此我们必须找到其替代品――可再生能源,以维持人类的可持续发展。而氢气就是一种理想的可再生清洁能源,其具有比化石燃料更高的能量密度(超过两倍),因此其燃烧效率大大超过了传统燃料,并且燃烧副产物只有水,实现了碳的零排放目标。”

  

  目前,全球约85%的能源供应都来自于化石燃料。因此,人们迫切希望找到一种可持续的、价格低廉的可再生能源。

  

  毋庸置疑,太阳是地球上最丰富的可再生能源,每年可提供约100,000太瓦(一太瓦等于1012瓦)的电力,这就意味着太阳一小时所散发出的能量相当于全球一年的能量消耗总数,可见其潜在价值是不可估量的。

  

  然而,要想有效地将太阳光转化为可储存的能源,就离不开高效稳定的半导体材料,为此,科学家们多年来也在做着不懈的努力,但仍没有太大的进展。

  

  所以就目前来说,太阳能开发的最大障碍之一,便是无法生产出适用于该工艺的半导体材料。

  

  而在这项研究中,该团队利用氧化镧制造出了一种新型半导体材料,使得利用太阳光生产氢气的效率大大提升,因此成为了未来光催化领域最具潜力的半导体材料。

  

  Govinder Pawar补充道:“我们通过实验已经证明,这种新型LaFeO3光电极具有理想的能带结构,无需外部的偏压即可自动将水分解成氢气和氧气。此外,我们的材料具有优异的稳定性,在长达21小时的光催化过程中没有发生降解,因此非常适合作为光催化制氢半导体材料。目前我们也正努力改进这一材料,希望使其氢气转换效率更高。”

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