韓美聯(lián)合開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能制氫電極新材料
2018年05月09日 8:40 4212次瀏覽 來(lái)源： 中國(guó)有色金屬報(bào) 分類(lèi)： 新材料前沿 作者： 羅曄
太陽(yáng)能制氫技術(shù)是利用半導(dǎo)體和催化劑，采用太陽(yáng)光和水生產(chǎn)氫氣的環(huán)保技術(shù)，隨著全球?qū)π略偕茉慈找骊P(guān)注，甚至被稱(chēng)為“夢(mèng)之技術(shù)”，但是，現(xiàn)有的光電極元件在提高太陽(yáng)能制氫方面存在一定局限性。近期，韓國(guó)亞洲大學(xué)教授趙仁宣（音譯），美國(guó)斯坦福大學(xué)教授鄭曉琳、韓賢秀（音譯），成功開(kāi)發(fā)出一種新型電極材料，可以將太陽(yáng)能高效轉(zhuǎn)化成氫氣。
為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制氫技術(shù)的商用化，轉(zhuǎn)化效率必須達(dá)到10%以上。但是二氧化鈦(TiO2)、氧化鐵(Fe2O3)等典型光電極材料的電子空穴復(fù)合率較高、導(dǎo)電率低，使得轉(zhuǎn)化效率較低。
研究團(tuán)隊(duì)注意到材料晶體結(jié)構(gòu)方向不同導(dǎo)致物理性質(zhì)的不同，根據(jù)這一各向異性，通過(guò)調(diào)節(jié)沉積溫度，將現(xiàn)有隨機(jī)分布的催化劑晶體與表面能最低的電極基板平行，從而調(diào)節(jié)了物質(zhì)的固有特性。
研究團(tuán)隊(duì)將釩酸鉍(BiVO4)這一典型的光電極材料采用激光沉積法沉積于透明電極上部，晶體結(jié)構(gòu)按照特定方向優(yōu)先定向，從而成功制備了光電極材料。與現(xiàn)有的隨機(jī)定向光電極材料相比，這種方法制備的光電極電荷輸送效率高出了12倍以上，表面催化劑反應(yīng)效率提高了3倍以上。因此，太陽(yáng)能和氫氣的轉(zhuǎn)化效率提高了16倍以上，達(dá)到了理論效率的82%，也是目前全球最高水平。
趙仁宣（音譯）表示，這項(xiàng)研究克服了現(xiàn)有材料的局限性，太陽(yáng)能制氫技術(shù)也有望得到長(zhǎng)足發(fā)展，今后還將繼續(xù)開(kāi)展釩酸鉍光電極的相關(guān)研究。
另外，這項(xiàng)研究得到了韓國(guó)科學(xué)技術(shù)情報(bào)通信部和韓國(guó)研究財(cái)團(tuán)基礎(chǔ)研究業(yè)務(wù)的支持，相關(guān)成果已經(jīng)刊載國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)雜志。
責(zé)任編輯：淮金
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