效仿植物光合作用原理,雙原子催化劑可直接儲存太陽能

發佈日期: 2018 年 03 月 13 日 9:44 | 作者: | 分類: 產業資訊
 
植物可透過光合作用,利用光能生產有機物並且儲存能量,為當今唯一可直接儲存太陽能的方式,因此美國波士頓大學為了提升儲存與收集太陽能效率,決定仿效植物,研發出新型雙原子催化劑,透過人工光合作用生產並儲存太陽能。
 
該團隊研發以兩種活性金屬為中心的雙原子銥異構催化劑,其解決了太陽能為間歇性能源的問題,可直接收集太陽能並將其存入化學鍵。波士頓大學化學副教授王敦偉表示,其運作方式就像光合作用一樣,但效率更高,而且製造成本更低。
 
以往的人工光合作用研究比較傾向於開發單原子(single-atom)催化劑,較少團隊關注雙原子為主的原子分散催化劑(atomically dispersed catalysts),但該團隊反其道而行,研發雙原子銥異質催化劑,除了製程快速與便宜,該催化劑表現也十分出色,其對水氧化反應的穩定度和活性也都符合光合作用過程。
 
該團隊研究側重於催化劑性能,且重點關注廣泛用於工業的異質催化劑(heterogeneous catalysts)。以前由於難以定義異質催化劑的原子結構,很難去分析其構造與缺陷,因此團隊還利用新技術評估單原子催化劑,並開發了一個材料平台來研究多活性金屬的複雜反應。王教授指出,以往實驗都取向研究均相催化劑(homogeneous catalysts),但其耐用性不高,而這是團隊首次發現異質催化劑可用於再生能源生產與儲蓄。
 
為了測試催化劑結構,該團隊還在勞倫斯伯克利國家實驗室進行 X 光測試,王教授表示,該催化劑結構簡單性與耐久性皆具,對水氧化反應也擁有高活性,除了可用於人工光合作用,未來也可朝太陽能燃料發展。

王教授指出,研究下一步將會嘗試增強催化劑的實際應用,並檢測催化劑在其他領域的轉換反應。該研究目前已發表在《美國國家科學院院刊》,但詳細轉換數值尚未對外公開。(文/DaisyChuang)

(首圖為示意圖,來源:Pixabay
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