科学家们找到了一种利用微波生产清洁氢气的突破性方法
浦项工科大学的一个研究小组开发出了一项突破性技术，利用微波克服了清洁制氢的关键难题。 在 Gunsu S. Yun 教授和 Hyungyu Jin 教授以及博士候选人 Jaemin Yoo 和 Dongkyu Lee 的领导下，该团队还揭示了这一创新工艺背后的科学机制。
他们的研究成果被《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A）作为封面内页（见上图）刊登，代表着向更可持续的能源解决方案迈出了重要一步。
随着全球逐渐摒弃化石燃料，清洁氢因其零碳排放而成为一种前景广阔的替代能源。 然而，目前的制氢方法面临着巨大的障碍。 传统的热化学技术使用金属氧化物进行氧化还原反应，需要极高的温度，有时甚至高达 1500°C （约 2700 华氏度）。 这使得该工艺能源高度密集、成本高昂，且难以推广使用。
为了应对这些挑战，POSTECH 团队求助于一种人们熟悉但却未得到充分利用的能源："微波"[1]能，与家用微波炉使用的能源相同。 虽然微波通常与加热食物联系在一起，但它也能有效地推动化学反应。 研究人员证明，微波能将掺钆铈（CeO2 ）--制氢的基准材料的还原温度降至600℃（约1100华氏度）以下，将温度要求降低了60%以上。 值得注意的是，微波能替代了反应所需的 75% 的热能，这在可持续制氢方面是一个突破。
微波作用下氧气释放示意图（左）和相应的氧气释放与吸收图（右）。 资料来源：POSTECH
另一项关键进展在于"氧空位"的产生，[2] 氧空位是材料结构中的缺陷，对于将水分离成氢至关重要。 传统方法通常需要在极高温度下花费数小时才能形成这些空位。 POSTECH 团队利用微波技术，在低于 600°C （约 1100°F ）的温度下，仅用几分钟就取得了相同的结果。 热力学模型进一步验证了这一快速过程，为了解微波驱动反应的机理提供了宝贵的信息。
Hyungyu Jin 教授说："这项研究有可能彻底改变热化学制氢技术的商业可行性。 它还将为开发优化微波驱动化学过程的新材料铺平道路。 引入以微波为动力的新机制并克服现有工艺的局限性，是我们研究团队跨学科密切合作取得的重大成就。"
注释
微波 - 频率在 300 MHz 至 300 GHz 之间的电磁波。 它们通常用于在无线通信、雷达系统和微波炉中传输能量或加热材料。
氧空位--材料中缺少一个氧原子，留下一个空位的状态。 这种空位可在增强电子流或化学反应性方面发挥关键作用。
编译自/ScitechDaily
