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科學研究：利用鹹水和汙水生產氫氣的新材料
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科學研究：利用鹹水和汙水生產氫氣的新材料
圖片來源：托木斯克理工大學
托木斯克理工大學（TPU）的科學家與布拉格化工大學和拉貝河畔烏斯季揚•埃萬蓋利斯塔•普爾基涅大學的研究團隊共同開發出一種可生產氫氣的新型2-D材料。氫能源是替代能源的基礎。陽光照射下，該材料可有效利用淡水、鹹水和汙水產生氫分子。該實驗結果發表在《美國化學學會應用材料和界麵》（ACS Applied Materials & Interfaces）上。
其中一位作者為TPU化學與應用生物醫學研究院研究員奧爾加•古塞爾尼科娃（Olga Guselnikova），她指出：“氫是一種替代能源。因此，發展氫技術可成為應對全球能源挑戰的解決方案。然而還有許多問題亟待解決。尤其是科學家們仍在尋找高效、環保的製氫法。主要方法之一是利用陽光電解水產生氫。地球上有很多水，但隻有少數幾種方法適用於鹹水或汙水。此外，占太陽輻射能43%的紅外光譜也很少被利用。”
開發出的材料是一種厚度為1微米的三層結構。底層為一層金膜，第二層由10納米鉑所製，第三層是鉻化合物和有機分子所構成的金屬有機框架膜。
古塞爾尼科娃解釋道：“實驗過程中，我們給材料澆水並密封容器，定期采集氣體樣本，以確定氫氣含量。紅外光激發樣品表麵等離子體激元共振，金膜產生的熱電子被轉移到鉑層，這些電子在與有機層接合麵上開始去質子化。如果電子到達了金屬有機框架的催化中心，後者也能用於還原質子獲得氫。”
圖片來源：Pixabay
實驗表明，100平方厘米的材料在一小時內可以產生0.5升氫氣。這是2-D材料記錄中的最高速率之一。
她表示：“這種情況下，金屬有機框架還可以充當過濾器。它過濾掉雜質，並將無雜質、已淨化的水運輸到金屬層。這至關重要，因為盡管地球上有很多水資源，但其中大量的，不是鹹水就是汙水。因此，我們應當做好用這種水的準備。”
圖片來源：Pixabay
未來，科學家希望改進這種材料，使其對紅外光譜和可見光譜都有效。
古塞爾尼科娃補充道：“這種材料已在可見光譜中顯示出一定吸收率，但在紅外光譜下效率略低。經過改進後，這種材料有可能在太陽光譜中93%的範圍內都有效。”
翻譯：李雅婷
審校：董子晨曦
引進來源：托木斯克理工大學（Tomsk Polytechnic University）
引進鏈接：https://phys.org/news/2020-07-material-hydrogen-salt-polluted.html
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