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一項最新研究讓我們朝希望邁出了一大步

氫氣是我們寄予厚望的未來能源,清潔且蘊藏豐富——只要科學家們能夠找到在不使用化石燃料的情況下以實用且廉價的方式分解水的方法。

(示意圖)

一項新的研究讓我們朝着這個方向又邁出了有希望的一步。

一種相對簡單的方法,涉及鋁納米粒子,能夠從水分子中剝離氧並留下氫氣。

這個過程會產生大量的氫氣,而且僅需室溫條件。

這消除了氫燃料生產的一大障礙:現行方法需要大量電力。

這種技術也適用於任何類型的水,包括廢水和海水。

加州大學聖克魯茲分校(UCSC)的材料科學家 Scott Oliver說:「我們不需要任何能量輸入,它會像瘋了似的冒出氫氣。我從來沒有見過這樣的事。」

關鍵步驟是使用鎵金屬來實現與水的持續反應。這種鋁-鎵-水反應已經為人所知了幾十年,但在這裏,該團隊以一些特定的方式對其進行了優化和增強。

在掃描電子顯微鏡和 X射線衍射技術的幫助下,研究人員找到了可以最高效率生產氫氣的鋁和鎵最佳混合比例:3:1。

富含鎵的合金在去除鋁的氧化物塗層(通常會阻止與水的反應)和生產能夠更快反應的鋁納米顆粒方面發揮雙重作用。

「鎵將納米粒子分開,防止它們聚集成更大的粒子。」加州大學加州大學有機化學教授 Bakthan Singaram說。「人們一直在努力製造鋁納米顆粒,而我們在正常大氣壓和室溫條件下製造了它們。」

研究人員報告說,混合方法並不複雜,複合材料浸入環己烷中可以儲存至少三個月,液封是為了防潮,否則會降低其功效。

鋁比鎵更豐富且更易獲得,因為它可以來自回收材料。但是在這個過程中,鎵可以被回收並多次重複使用而不會失去其有效性。這是新技術令人滿意的另一條要素。

未來還有很多工作,尤其是要把相關工藝流程從實驗室擴大到工業規模。然而,早期跡象表明,這是具有很大生產潛力的方法。

研究人員在論文中總結道:「總的來說,富含 Ga的 Ga-Al[富含鎵的鎵-鋁]混合物在室溫下產生大量氫氣,無需能量輸入、材料操作或pH值調節。」

該研究已發表在《應用納米材料》上。

責任編輯: 方尋  來源:煎蛋網 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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