Only Perception: 以陽光將水分裂成氫與氧

2007-09-26

以陽光將水分裂成氫與氧

Splitting Water with Sunlight
http://www.physorg.com/news109941196.html

September 25, 2007

氫是未來最重要的燃料之一，而太陽將成為我們最重要的一種能源。為何不結合這二道程序，直接以太陽能產生氫，而毋需涉及電流的繞道而行？為何不採用一種類似於植物所使用之光合作用程序，將太陽能直接轉換成化學能呢？

來自於 German Max Planck Institute 的研究者現在開發一種催化劑，或許能夠辦到這件事。如同他們在 Angewandte Chemie 這份期刊中所報告的，二矽化鈦（titanium disilicide）能將水分離成氫跟氧。而且這種半導體的作用不只是光觸媒（photocatalyst）而已，它亦能夠儲存所產生的氣體，這讓它能優雅的將氫與氧分離。

"以半導體自水中產生氫與氧是運用太陽能的一種重大貢獻，"（Max Planck Institute for Bioinorganic Chemistry 的）Martin Demuth 解釋。"適合用來當作光觸媒的半導體很難取得、有不適宜的光吸收特性，或著在反應中會分解。"

Demuth 以及他的團隊現在推薦某種等級的半導體，之前未曾用在此目的上：矽化物。身為一種半導體，二矽化鈦（TiSi2）具有相當不尋常的光電子學特性，使得它十分適合用在太陽技術中。此外，這種物質能夠吸收廣泛的太陽光譜、很容易取得而且價格低廉。

在反應一開始時，會在二矽化鈦上形成少量的氧化物，致使不可或缺的催化反應活動中心跟著形成。"我們的催化劑能以較高效能將水分裂，勝過其他同樣在可見光下運作的半導體系統，" Demuth 說。

我們對此系統感覺特別有趣的地方是同時可逆轉的氫貯存。二矽化鈦的貯存能力較一般的貯存材料小，不過它在技術上較簡單。最重要的是，只要相當低的溫度，就足以讓儲存其中的氫釋出。

氧亦能貯存，不過釋出條件與氫不同。它需要溫度超過攝氏 100 度，與黑暗。"這賦予我們一種優雅的方法，能輕鬆且乾淨的將氣體分離，" Demuth 解釋。他與他德國、美國與挪威的夥伴，已經在德國 Lorrach 成立一家公司，以更進一步開發與行銷這種專門的程序。

※ 相關報導：

＊ A Titanium Disilicide Derived Semiconducting Catalyst for Water Splitting under Solar Radiation - Reversible Storage of Oxygen and Hydrogen
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/abstract/116312569/ABSTRACT

Peter Ritterskamp, Andriy Kuklya, Dr., Marc-André Wüstkamp,
Klaus Kerpen, Dr., Claudia Weidenthaler, Dr., Martin Demuth, Prof.
Angewandte Chemie International Edition, Published Online: 5 Sep 2007
10.1002/anie.200701626