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光解水制氢的原理,您还不知道吗

发布时间:2020-10-16      点击次数:852
   光解水制氢的原理,您还不知道吗
  光解水制氢不仅可以获得清洁的氢能,同时可以将间歇性的太阳能存储起来,具有广阔的应用前景。目前太阳能解水制氢主要有两种方式:光电化学制氢和光伏驱动制氢。其中,光伏驱动制氢目前效率较高、稳定性好,离实际应用较近。
  氢在能量上是属于重量密集的,可储存的和可运输的,这些特性使氢气成为太阳能储存和运输的燃料。此外,氢气是各种催化过程的原料,可用于固定二氧化碳和氮气以生产液体燃料,以便于处理。甲苯和甲基环己烷在环境温度下都是液体,具有相对低的毒性,并且在脱氢催化剂的性能方面的进步,可以使用现有技术循环氢化和脱氢。因此,光催化太阳能氢生产与各种催化过程密切相关。
  光解水制氢的原理是什么?
  光催化反应可以分为两类“降低能垒”(down hil1)和“升高能垒”(up hil1)反应。光催化氧化降解有机物属于降低能垒反应,此类反应的△G<0,反应过程不可逆,这类反应中在光催化剂的作用下引发生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基团。水分解生成H2和O2则是高能垒反应,该类反应的△G>0(△G=237 kJ/mo1),此类反应将光能转化为化学能。
  要使水分解释放出氢气,热力学要求作为光催化材料的半导体材料的导带电位比氢电极电位EH+/H2稍负,而价带电位则应比氧电极电位Eo2/H2O稍正。光解水的原理为:光辐射在半导体上,当辐射的能量大于或相当于半导体的禁带宽度时,半导体内电子受激发从价带跃迁到导带,而空穴则留在价带,使电子和空穴发生分离,然后分别在半导体的不同位置将水还原成氢气或者将水氧化成氧气。
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