水变氢气作能源 能否成功？-欧洲杯买球官方网站

水，化学分子式h2o，氢和氧的结合。从水中分离氢并非难事。然而，氢气的收集和储存一直是个技术难点，抑制了光解水制氢的实际应用。日前，中国科大的学者们破解了这一难题，该校微尺度物质科学国家实验室江俊教授、赵瑾教授合作，利用第一性原理计算，提出了光解水制氢储氢一体化的材料体系设计，该方案具有低成本、通用性、安全储氢的优点。

 光解水制氢发展一度停滞

 早在20世纪70年代，就有人提出了一个氢能经济这一看似可持续方案。以用之不竭的太阳光驱动，把水分解为氢气和氧气。

 “氢气的产生，依赖于光生电子和空穴分别迁移到氧化和还原位点，使得二者间距必须小于电子的平均自由程，也就是10—50nm。如此短的间距不仅导致逆反应的发生无法避免，也增加了分离和收集氢气的困难。”中科大相关研究人员介绍说，另一方面，氢气的安全存储是一项长期的挑战。氢气与氧气混合极易爆炸，十分危险。而常用的高压液化后金属储氢成本高，使用不便。因此，在开发出低成本收集氢气和安全储氢的欧洲杯买球官方网站的解决方案之前，太阳能光解水制氢无法得以有效的大规模应用。

  研究实现氢气有效提纯

  研究人员从诺贝尔奖获得者、英国科学家安德烈·海姆爵士和中国科学技术大学吴恒安教授的研究工作得到启发：石墨烯能够隔绝所有气体和液体，却对质子能够“网开一面”，大方放行。利用这一大自然给质子开的“方便之门”，江俊等设计了一种二维碳氮材料与石墨烯基材料复合的三明治结构。

 在这次的三明治结构体系中，碳氮材料夹在两层官能团修饰的石墨烯中。在过程中，石墨烯仅仅为氢原子放行，而光解水产生的氢气不能穿透石墨烯材料，导致光解水产生的氢气分子将被安全地保留在三明治复合体系内；同时o2，oh等体系也无法进入复合体系，抑制了逆反应的发生，实现了高储氢率下的安全储氢。