韓美聯(lián)合開發(fā)太陽能制氫電極新材料
2018年05月09日 8:40 4290次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 新材料前沿 作者： 羅曄
太陽能制氫技術(shù)是利用半導體和催化劑，采用太陽光和水生產(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，甚至被稱為“夢之技術(shù)”，但是，現(xiàn)有的光電極元件在提高太陽能制氫方面存在一定局限性。近期，韓國亞洲大學教授趙仁宣（音譯），美國斯坦福大學教授鄭曉琳、韓賢秀（音譯），成功開發(fā)出一種新型電極材料，可以將太陽能高效轉(zhuǎn)化成氫氣。
為了實現(xiàn)太陽能制氫技術(shù)的商用化，轉(zhuǎn)化效率必須達到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、導電率低，使得轉(zhuǎn)化效率較低。
研究團隊注意到材料晶體結(jié)構(gòu)方向不同導致物理性質(zhì)的不同，根據(jù)這一各向異性，通過調(diào)節(jié)沉積溫度，將現(xiàn)有隨機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。
研究團隊將釩酸鉍(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，太陽能和氫氣的轉(zhuǎn)化效率提高了16倍以上，達到了理論效率的82%，也是目前全球最高水平。
趙仁宣（音譯）表示，這項研究克服了現(xiàn)有材料的局限性，太陽能制氫技術(shù)也有望得到長足發(fā)展，今后還將繼續(xù)開展釩酸鉍光電極的相關(guān)研究。
另外，這項研究得到了韓國科學技術(shù)情報通信部和韓國研究財團基礎(chǔ)研究業(yè)務(wù)的支持，相關(guān)成果已經(jīng)刊載國際權(quán)威學術(shù)雜志。
責任編輯：淮金
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