市場趨勢

解明光電化學材料的劣化機制,可望促進穩定之製氫技術開發

  • 刊登日期:2024-06-11
  • 資料來源:材料世界網
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德國漢堡大學與德國同步加速器研究中心(DESY)、慕尼黑大學(LMU)針對可利用光將水分解為氫氣與氧氣的光電化學材料,實現了其劣化機制的解明。光電化學(PEC)的水分解反應是目前將太陽能直接轉化為氫能最有前景的方法之一。然而既有PEC材料較不穩定,以致實用化遲遲未能推進。由於暴露於光、外部電壓以及電解液中化學離子的存在,多數PEC材料會隨著時間的推移而迅速劣化,但劣化機制大多仍未知,因此解明劣化機制是開發更穩定、更有效率之PEC材料不可或缺的一環。

研究團隊利用DESY旗下能以數秒單位的高時間解析度捕捉X射線散射圖案的X射線,在光照射並施加電壓的操作條件下進行了PEC材料結構變化的觀察,並利用2個偵測器同時收集低角度與高角度X射線散射圖案的不同結構資訊,進而全面地解明了PEC操作過程中材料結構的變化。此次研究團隊以近期受矚目的PEC材料CuBi2O4為對象,對於導致運作期間性能下降的結構變化進行了調查。結果顯示,金屬Bi相的形成與快速劣化過程直接相關,而與電解液接觸之電極材料的溶解與金屬Cu的形成則有助於緩慢劣化,藉此證明了PEC的劣化原因與結構變化有關。此項研究將有助於PEC之氫氣生產穩定化,進而促進再生能源的普及推廣。



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