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納米“森林(lín)”可將光和水轉化(huà)為氫燃(rán)料

發布時間:2012-03-27 作者(zhě): 來源: 瀏覽:289300

      受廣袤無(wú)際森(sēn)林(lín)的啟(qǐ)發,美國加(jiā)州大學聖地亞哥分校的工程(chéng)師把肉眼不可(kě)見的納米線構建成納米“樹”,進而形成納米“森林”來(lái)捕獲太陽能,然後利(lì)用太陽能這種清潔能源來生產氫燃料。相關論文發表在《納米尺度》雜(zá)誌上。

      氫燃料在燃燒時不排放(fàng)有害氣體,可以(yǐ)實現二(èr)氧化碳的零排放,一直被視為汽車動力的終極清潔能源。但目前氫燃料的生產(chǎn)過程卻並不清潔,無論(lùn)是從合烴的化石燃料中(zhōng)製氫,還是從電解水製氫,都離不開煤、石油或天然氣等化石燃料。

      樹能(néng)夠最大限度地(dì)捕獲太陽能的關鍵是(shì)它的垂直生長結構及(jí)其枝(zhī)繁葉茂的形態。從空中看地球,平靜的海(hǎi)麵波光粼粼光輝明亮,而森林則鬱(yù)鬱(yù)蔥蔥深邃(suì)幽暗(àn),這是因為垂直結構能(néng)夠吸收太陽能,而平麵結構則反射(shè)太(tài)陽能。

      加州大學聖地亞哥分(fèn)校的工程師利用自然界非常(cháng)豐富的矽和氧化(huà)鋅製成納米線,在(zài)三維納(nà)米線(xiàn)陣(zhèn)列中模仿森林生長的形態結構,並利用光電化學過程來分解水,水的分解過程可以產生氫氣(qì)和氧氣,提取氫氣後可作為燃料。由於(yú)在這個過程中使用的是清潔能源,因此(cǐ)不會產生溫室氣體(tǐ),是一種以清潔能源來生產清潔燃料的新方式。

      實驗中,研究人(rén)員將納米“樹”電極浸(jìn)沒在水中,然後利用模擬的太陽光(guāng)進行照射,並測量電量的輸(shū)出。結果(guǒ)表明,這(zhè)種垂直分支結構不(bú)僅能夠捕獲大量太陽能,同時(shí)也能最大限度地提高氫氣產量。因為在平麵結構,氣泡必須很(hěn)大才(cái)能浮出水麵,而納米樹結構可以很快(kuài)地提取非常小的氫氣泡。研(yán)究人員表示,這種垂直分支結構可以為化(huà)學反應提供比平麵結構高40萬倍(bèi)的表麵(miàn)積。

      研究人(rén)員還有(yǒu)更為遠大的目標,他(tā)們(men)的眼睛盯在了人(rén)工光合作用。在自然界的光(guāng)合作用中,植物不僅吸收陽光,還(hái)吸收二氧化碳和水,產(chǎn)生碳水化合物供其自身生長。研究(jiū)人員希望未來能夠模仿這一過程,利用納米“森林”來吸收大氣中(zhōng)的二氧化(huà)碳。

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