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阿贡实验室研制微型制氢装置

2019/10/15 15:38:352115

据http:// fuelcellsworks.com报道：美国能源部阿贡实验室的研究人员研制了一套微型氢气发生装置，研究人员利用石墨烯碳原子之间的链结构可以把电子转移到其他物质上的特性，使用光能制氢。据悉，该氢气发生器的尺寸非常小，比蜘蛛丝的直径还要小。众所周知，氢元素在地球上广泛存在，但氢元素通常与其他元素结合。如今工业上利用天然气与高温的蒸汽反应，使得氢原子脱离，制取氢气。但这一过程伴随着温室气体二氧化碳的生成。阿贡实验室成功研发的微型氢气发生器，使得制氢过程中不产生二氧化碳。在早期的研究中，研究人员发现一些单细胞生物会使用一种BR蛋白来吸收太阳光，并且产生质子，通过膜输送到内部，以产生化学能。研究人员尝试使用该蛋白与钛的氧化物结合，吸收紫外线，把水分解为氢气与氧气。但是紫外光仅仅占太阳光谱的4%，想提高制氢量，必须使用全部可见光的能量。为了提高氢气发生器的制氢量，研究人员找到了石墨烯这种新型材料。石墨烯能提供足够的表面积，使得电子快速移动，加快电子传输效率。与此同时，石墨烯平台可以保持蛋白质的活性，作为蛋白质与钛的氧化物连接的桥梁。此外，研究人员还对钛的氧化物进行改性，使得其对可见光敏感。装置正常运行时，BR蛋白接收到可见光后，反应生成的电子通过石墨烯传递到钛合金上。而在太阳光绿光带能量的驱动下，质子沿着BR蛋白的膜传递，最后到达钛合金表面的铂纳米颗粒上。此时质子与电子结合生成氢气。研究人员表示，该微型制氢装置一旦大规模生产，意味着日后汽车就能使用氢气推动，燃烧的唯一产物是水，这将摆脱温室气体的困扰。