化石燃料大量使用造成的能源危机和环境污染已成为当前人类社会面临的重大问题,电解水作为一项成熟的能量转换技术,为绿色氢能的制造提供了简单有效的方法。近期,
据了解,能耗高是电解水制氢技术的主体问题之一,如何从环境中捕集、储存和转换可再次生产的能源用于驱动或加速水分解反应,实现低能耗或不使用外部电源的水分解制氢,具备极其重大的科学研究价值和巨大的潜在应用前景。
太阳能作为最主要的可再次生产的能源之一,资源丰富、无污染,太阳能光热转换技术是利用清洁太阳能最简单、最直接、最有效的途径。研究团队创新性地提出基于太阳能驱动的光-热-电多场耦合能量转换概念,设计构建新型太阳能界面光热蒸发加速的电催化分解水系统,并在揭示该一体化功能材料的能量转换和耦合机制基础上,进一步开展模拟太阳光条件下新型能量转换材料分解水的活性和稳定能力研究。
研究表明,材料特殊的形貌设计和界面调控,不但可以提升对太阳光谱的吸收和利用,同时在催化剂表明产生更为丰富的活性位点,这些特性加速了反应过程中电解质的吸附和气体分子的释放,从而增强电荷传输效率和催化活性。进一步的理论计算和仿真模拟结果为,界面太阳能光热蒸发能够在材料表面附近产生对流,极大促进了气体产物的逃逸和氢氧根在界面的富集,提高传质和产物分离效率和催化反应效率,所构建的新型材料在碱性介质中表现出高效稳定的电催化分解水活性。