石墨烯解決了光解水制氫的難題

石墨烯解決了光解水制氫的難題

據中國科技大學記者吳長峰介紹，合肥國家微尺度材料科學實驗室羅毅教授領導的研究小組，通過第一原理計算，提出了第一個利用光解水制氫和儲氫的集成材料系統設計。該方案具有成本低、通用性強、儲氫安全等優點。相關成果最近在《資子》上發表，但在時事通訊上發表。

氫經濟是20世紀70年代提出的一項完美的可持續能源計劃，它利用無盡的陽光將水轉化為氫和氧。

針對光解水制氫過程中嚴重的不良反應和氫氣難以分離、儲存的問題，研究人員受到了以往研究工作的啟發：石墨烯可以分離出所有的氣體和液體，但它可以打開質子網絡的一側并釋放出大量的氫。設計了一種由二維碳氮材料和石墨烯基材料構成的夾層結構。

在這種夾心體系中，碳和氮材料被兩個官能團修飾成石墨烯，第一原理計算表明，激子是由太陽能產生的，光激子被迅速分離成高能電子和空穴，它們在碳和氮中間和G之間分別遷移。外層為拉斐。吸附在石墨烯基材料活性部位的水分子借助發光孔破裂產生質子。這些質子由碳氮材料上的內置靜電場驅動。它們可以穿透石墨烯材料，移動到內部二維碳氮材料，并與電子反應生成氫。

由于石墨烯只釋放出氫原子（質子），而光分解水所產生的氫不能穿透石墨烯材料，因此光分解水所產生的氫分子將被安全地保留在夾層復合體系中，從而抑制了逆反應的發生，實現了在高溫下的安全儲氫。貯氫速率。

以較低的成本巧妙地抑制了光解水制氫的逆反應，實現了氫氣的有效凈化，解決了氫氣大規模應用中氫氣分離和安全儲運兩大難題，打開了重啟的大門。氫經濟時代。

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