光解水制氫的原理，您還不知道嗎
更新時(shí)間：2020-10-16 點(diǎn)擊次數(shù)：1736
光解水制氫的原理，您還不知道嗎
光解水制氫不僅可以獲得清潔的氫能，同時(shí)可以將間歇性的太陽(yáng)能存儲(chǔ)起來(lái)，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前太陽(yáng)能解水制氫主要有兩種方式：光電化學(xué)制氫和光伏驅(qū)動(dòng)制氫。其中，光伏驅(qū)動(dòng)制氫目前效率較高、穩(wěn)定性好，離實(shí)際應(yīng)用較近。
氫在能量上是屬于重量密集的，可儲(chǔ)存的和可運(yùn)輸?shù)模@些特性使氫氣成為太陽(yáng)能儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)娜剂稀４送猓瑲錃馐歉鞣N催化過(guò)程的原料，可用于固定二氧化碳和氮?dú)庖陨a(chǎn)液體燃料，以便于處理。甲苯和甲基環(huán)己烷在環(huán)境溫度下都是液體，具有相對(duì)低的毒性，并且在脫氫催化劑的性能方面的進(jìn)步，可以使用現(xiàn)有技術(shù)循環(huán)氫化和脫氫。因此，光催化太陽(yáng)能氫生產(chǎn)與各種催化過(guò)程密切相關(guān)。
光解水制氫的原理是什么？
光催化反應(yīng)可以分為兩類“降低能壘”(down hil1)和“升高能壘”(up hil1)反應(yīng)。光催化氧化降解有機(jī)物屬于降低能壘反應(yīng)，此類反應(yīng)的△G<0，反應(yīng)過(guò)程不可逆，這類反應(yīng)中在光催化劑的作用下引發(fā)生成O2-、HO2 、OH·、和H+ 等活性基團(tuán)。水分解生成H2和O2則是高能壘反應(yīng)，該類反應(yīng)的△G>0(△G=237 kJ/mo1)，此類反應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
要使水分解釋放出氫氣，熱力學(xué)要求作為光催化材料的半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶電位比氫電極電位EH+/H2稍負(fù)，而價(jià)帶電位則應(yīng)比氧電極電位Eo2/H2O稍正。光解水的原理為：光輻射在半導(dǎo)體上，當(dāng)輻射的能量大于或相當(dāng)于半導(dǎo)體的禁帶寬度時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)電子受激發(fā)從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，而空穴則留在價(jià)帶，使電子和空穴發(fā)生分離，然后分別在半導(dǎo)體的不同位置將水還原成氫氣或者將水氧化成氧氣。
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