美开发出新型高效太阳能制氢技术

科学日报(路透社)-美国科学家通过模拟树木的能量转换过程，开发了一种高效的太阳能制氢技术。该技术的氢水解效率比传统技术高两倍以上，可以方便地安装在湖泊、海洋和陆地上，为氢燃料的制备提供了新的选择。

世界各地的科学家多年来一直在探索水解制氢技术，但这些技术大多需要将光催化剂浸没在水中。由于阳光与水面接触后会发生折射和衍射，这极大地限制了这些技术的制备效率。

在这项新的研究中，美国威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系助理教授王旭东和美国林业产品实验室的蔡志勇博士在这方面进行了特别创新。他们试图通过模拟树木的能量转换过程来解决这个问题。物理学家组织网络最近报道说，这种“树”装置的顶部是一个由纤维素制成的面板和一个由二氧化钛介孔材料制成的催化剂涂层，它可以最大限度地增加阳光，并增加水和催化剂之间的接触面积。在“树”的底部是一个由碳纳米纤维(CNFs)组成的巨大“根系”。由这些碳纳米纤维制成的根组织可以将水输送到顶部的催化剂“叶子”，在那里水被分解成氢和氧。整个过程非常类似于树木的光合作用。

由于催化剂不会完全浸没在水中，同时保证与阳光充分接触，该技术不仅大大加快了水的分解时间，而且比传统技术具有更高的制氢效率。

王旭东说，通常用于水解制氢的催化剂是粉末状的。不久前，人们开始使用纳米线作为催化剂。然而，他们最先采用基于纳米碳纤维材料的催化剂涂层技术，与传统技术相比，纳米碳纤维材料还具有极其优异的亲水性。“在地面上放置一个盛水的容器可以通过这项技术获得氢燃料，如果这种装置可以安装在湖泊或海洋中，将会更加方便。该技术有望最大限度地消除水面环境的限制，最大限度地提高太阳能的转换效率。用这种技术建造的制氢工厂可以建在陆地上，也可以建在水上。氢气是一种应用广泛的绿色能源。氢携带的能量可以很容易地被运送到许多地方，无论是汽车还是建筑。他说。

接下来，王旭东和他的合作者希望创造一个更大的原型。该项目由美国能源部资助，目前美国森林产品实验室正在申请该项技术的专利。

(王小龙)

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威斯康星大学麦迪逊分校的报道