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华裔科学家杨洋发明新型纳米材料,从海水中成功提取氢燃料

通过从海水中提取氢气来生产氢燃料电池是有可能的,但是这一过程所需要的电能使整个过程变得代价高昂。日前,来自UCF的研究员杨洋提出了一种新型的混合纳米材料,可以通过太阳能,从海水中产生氢气,比目前的材料更便宜、更有效。这一突破有望成为清洁燃料的新来源,减少对化石燃料的需求,促进经济的发展。

杨洋是佛罗里达中央大学纳米科学技术中心和材料科学与工程学系联合任命的助理教授,他已经研究了近10年的太阳能氢分裂。它是用一种光催化剂来完成的,这是一种利用光的能量刺激化学反应的材料。当他开始研究的时候,杨教授专注于利用太阳能从纯净水中提取氢,用海水所需的光催化剂不够耐用,无法处理其生物量和腐蚀性盐。正如《能源与环境科学》杂志所报道一样,杨教授和他的研究团队开发出了一种新的催化剂,不仅能够获得比其他材料更广泛的光谱,而且能够经受住在海水中发现恶劣环境。

杨教授表示:“我们已经打开了一个新的窗口来分解真正的水,不仅仅是实验室里的纯净水。在海水中也很有效。”杨洋开发了一种由混合材料组成的光催化剂,微小的纳米技术被化学蚀刻在二氧化钛薄膜的表面上,这是最常见的光催化剂。这些纳米孔的凹痕表面涂上了二硫化钼的纳米薄片,这是一种具有单一原子厚度的二维材料。典型的催化剂只能将有限的光转化为能量,有了新材料,杨教授的团队能够显著提高可以收获的光,通过控制纳米薄片中硫的密度,可以产生从紫外光波到近红外光波长的能量,使其效率达到目前光催化剂的两倍。

杨教授表示:“我们可以从光中吸收比传统材料多得多的太阳能。在许多情况下,从太阳能中生产化学燃料比太阳能电池板发电更好。电力必须使用或储存在电池中,这将降低其性能,而氢气则很容易储存和运输。制造催化剂相对简单和便宜。杨教授的团队正在继续进行研究,专注于扩大制造的最佳方式,并进一步提高其性能,这样就有可能从废水中分离出氢。

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