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根據(jù)最近發(fā)表在《應(yīng)用材料與界面》雜志上的一項(xiàng)研究，一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)已經(jīng)創(chuàng)造了一種新的氣凝膠，它提高了將光轉(zhuǎn)化為氫能的效率，產(chǎn)生的氫氣是其他方法的“70倍多”。
而且，如果有足夠的時(shí)間，這可能成為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)氫燃料的新方法的開端。這意味著氫燃料汽車、新型飛機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)，還有可能是未來的電網(wǎng)。
“摻雜”納米顆?？梢晕崭嗟年?yáng)光
如果你錯(cuò)過了它，氣凝膠是如此令人印象深刻，它們已經(jīng)打破了十多次吉尼斯世界紀(jì)錄，包括成為世界上最輕的固體之一的榮譽(yù)地位?；诩{米顆粒的氣凝膠可以用作光催化劑，使化學(xué)反應(yīng)(與陽(yáng)光結(jié)合時(shí))成為可能或加速化學(xué)反應(yīng)，從而在現(xiàn)代世界產(chǎn)生極其有用的產(chǎn)品，包括氫。光催化劑的最佳材料是二氧化鈦(TiO2)，它也是一種半導(dǎo)體。但它有一個(gè)嚴(yán)重的缺陷:它只吸收太陽(yáng)光中的紫外光譜，而紫外光譜僅占太陽(yáng)總光芒的5%。為了證明在能源工業(yè)中的有效性和實(shí)用性，光催化劑需要利用更廣泛的波長(zhǎng)光譜。
Facebook Messenger正在測(cè)試一項(xiàng)分款功能
這是Markus Niederberger教授和他在蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)多功能材料實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)。尼德伯格的博士生，Junggou Kwon，已經(jīng)在尋找新的替代方法來優(yōu)化由TiO2納米顆粒制成的氣凝膠的效率。她發(fā)現(xiàn)，通過將二氧化鈦納米粒子與氮“摻雜”，以確保材料中離散的氧原子被氮原子取代，氣凝膠能夠吸收太陽(yáng)光譜中更可見的部分。這個(gè)過程也使氣凝膠的多孔結(jié)構(gòu)保持完整。
注入鈀的氣凝膠可以產(chǎn)生70倍的氫氣
起初，Kwon使用TiO2納米顆粒和少量的貴金屬鈀合成氣凝膠。鈀是有用的，因?yàn)樗诠獯呋瘹涞纳a(chǎn)中起著關(guān)鍵作用。但根據(jù)瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院網(wǎng)站Zürich上的一篇博客文章，權(quán)教授隨后將氣凝膠放入一個(gè)反應(yīng)器中，在反應(yīng)器中注入氨氣，迫使氮原子嵌入TiO2納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu)中。但是為了驗(yàn)證這種經(jīng)過修飾的氣凝膠確實(shí)能夠提高所期望的化學(xué)反應(yīng)的效率(具體來說，就是將甲醇和水轉(zhuǎn)化為氫氣)，Kwon建造了一個(gè)專門的反應(yīng)器。然后她將水蒸氣和甲醇插入氣凝膠中，然后用一對(duì)LED燈照射混合物。
其結(jié)果是一種氣體物質(zhì)擴(kuò)散通過氣凝膠的孔隙，在那里它被轉(zhuǎn)化為TiO2表面所需的氫氣和鈀納米顆粒。雖然權(quán)某在5天后結(jié)束了實(shí)驗(yàn)，但在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，反應(yīng)始終保持穩(wěn)定。尼德伯格在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的博客文章中說:“這個(gè)過程可能會(huì)更穩(wěn)定?！薄坝绕涫窃诠I(yè)應(yīng)用方面，盡可能長(zhǎng)時(shí)間地保持穩(wěn)定是很重要的?！弊铌P(guān)鍵的是，加入貴金屬鈀大大提高了反應(yīng)的守恒效率。換句話說，將氣凝膠與鈀結(jié)合可以產(chǎn)生比其他方法多70倍的氫氣。這可能是一種更先進(jìn)的工業(yè)氫生產(chǎn)新方法的開端，不僅可以使汽車和航空不再使用化石燃料，還可以用于更大的電網(wǎng)。
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