05.08 氧化鑭制氫研究,燃起太陽能燃料新希望

稀土於氫,行業熟知的莫過於稀土儲氫合金,也是稀土元素成熟的應用之一。主流應用元素是鑭鈰,原理在於其強大的吸氫作用。

以下文中的科研隊伍,利用氧化鑭製造半導體材料,並和鐵、氧組合製成光電級,從而利用陽光分解水制氫。

原文標題:研究為太陽能燃料帶來新的希望(Research Gives New Ray of Hope for Solar Fuel)

by University of Exeter

氧化鑭制氫研究,燃起太陽能燃料新希望

來自埃克塞特大學的可再生能源專家團隊率先推出了一項新技術,利用太陽光制氫從而創造出清潔、便宜和廣泛應用的燃料。

該團隊創新了一種方法用陽光將水分解成其組成部分—— 氫氣和氧氣。氫氣可以用作燃料,有可能為家庭和汽車等日常用品供電。

關鍵的是,通過這種合成光合作用方法生產氫燃料不僅會嚴格減排,而且會創造出幾乎無限的能源。

開拓性的新研究中心使用革命性的光電極——一種在初始化電化學轉換從水中提取氫之前吸收光的電極——由元素鑭、鐵和氧的納米粒子製成。

研究人員認為,這種新型光電極不僅生產成本低,而且還可以大規模重造,供大範圍及全球使用。

該研究發表在重要雜誌Scientific Reports中。

該論文的第一作者,康沃爾郡Penryn校區的埃克塞特大學環境和可持續性研究所的Govinder Pawar說:“隨著經濟和人口的增長,化石燃料將無法維持全球能源需求的“清潔”方式,因為他們正在以令人擔驚的速度耗盡。

“必須找到可再生的替代燃料來源,以維持全球能源需求。氫氣是一種有前途的替代燃料來源,能夠替代化石燃料,因為它具有比化石燃料更高的能量密度(超過兩倍),零碳排放和唯一的副產物是水。”

目前,全球約85%的能源供應來自燃燒化石燃料。因此,尋求可持續的、具有成本效益的可再生燃料來源的需求和渴望顯得日益迫切。

顯然,太陽光是地球上最豐富的可再生能源,每年可能提供100,000太瓦(兆兆瓦)的功率——意味著一小時的太陽能價值等於全球的一整年的總能耗。

然而,為了有效地將陽光轉換成普遍可儲存的能源,生產高效穩定的半導體材料的努力,迄今為止被證明難以實現。開發切實可行的太陽能的最重要障礙之一是無法生產適用於該工藝的半導體材料。

在這項新研究中,該團隊利用氧化鑭來製造半導體材料,為利用太陽光從水中生產氫氣給出了理想的答案,使其成為可再生氫生產的最強候選對象。

Govinder Pawar補充道:“我們已經證明,我們的LaFeO3光電極具有理想的能帶結合,無需外部偏壓即可自動將水分解為其成分(H2和O2)。此外,我們的材料具有出色的穩定性、21小時的測試之後沒有降低,非常適合分解水而用,目前我們正在努力進一步改進我們的材料,使其更有效地生產更多的氫氣。”

“使用穩定的LaFeO3光電極自發無偏壓的太陽能燃料生產”刊登在科學報告中。


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