擺脫貴金屬光催化劑,澳洲利用奈米晶體降低綠能製氫成本

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 29 日 13:20 | 分類 太陽能 , 奈米 , 材料 follow us in feedly

澳洲科廷大學成功利用奈米晶體,研發出兼具低成本與環保優勢的光催化劑,可有效用太陽能分解水、製造氫與氧,有助於澳洲更進一步朝氫能社會邁進與發展氫燃料車。



太陽能為自然界最豐富與唾手可得的能量來源,目前各家科學家都致力尋求成本效益比最高的太陽能利用方式,其中光電解水製氫則為炙手可熱方法之一,透過光催化劑或光電極讓太陽分解水並製造氫、氧,最後再將氫氣用於燃料電池。

只不過目前的光催化劑多採用釕、鉑與鎘等或昂貴或具有毒性的金屬,雖然先前也有科學家採用較為便宜的二氧化鈦,可惜該材料無法有效吸收可見光、轉換效率著實不高,因此至今光電解水製氫仍無法跨越商業化門檻。

科廷大學功能分子與介面研究所教授 Guohua Jia 表示,過去為了打造高效光電解水製氫設備,不得不使用鎘基半導體與鉑、銥和釕等貴金屬來製造光催化劑,雖然成功提升光轉換效率,但這也是邁向大規模綠能製氫的主要阻礙之一。

因此為了清除商業化之路上的種種阻礙,科廷大學採用更加環保的解決方案,研發出不含任何貴金屬與有毒金屬的奈米晶體,可當作環保型光催化劑,為光電解水製氫助一臂之力。Jia 指出,該奈米材料由低成本、原料豐富的元素製成,可為能源產業與工業提供更永續、便宜的燃料來源。

製氫與部署氫基礎建設為澳洲再生能源計畫之一,南澳也於 2017 年 9 月公布新氫能計畫,希望可加速氫能源基礎設施、充氫站與氫燃料公車。澳洲聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)先前也在再生能源製氫方面有所突破,一旦研究初步有成,氫能或許可成為澳洲未來能源出口支柱。

目前日本豐田、本田與南韓現代等汽車巨擘都有研發氫燃料車,藉由燃料電池中的氫氧反應來產生電力、驅動車輛,「只會排出水蒸氣」已成為著名的廣告宣傳,但目前氫氣來源仍脫離不了化石燃料,不僅得耗費大量能量轉換,能量也容易在轉換過程中流失,該研究將有助於光電解水製氫與氫燃料車大規模發展,研究已發表在《Advanced Materials》。

(本文由 EnergyTrend 授權轉載;首圖來源:Flickr/Dyniss Rainer CC BY 2.0)