00548264常铖信息科学技术学院电子学系 《人类生存发展与环境保护》期中论文 存储太阳能实际上就是将太阳能这个不可存储的一级能源转化成一种二级能源,而这个 二级能源应该是可以存储的,这样我们就间接的得到了一种可再生能源,在考虑到应该转化 成哪一种二级能源的时候,我们想到了氢能,对氢能感兴趣的原因有很多个,第一氢能是完 全无污染的能源,我们知道氢燃烧之后只会生成水,对环境没有任何负担,第二氢的来源非 常广,地球上大面积的水都可以用来提供氢,此外氢燃烧充分,能量转化率高,重量轻,这 几个特点使得氢成为人们非常感兴趣的一种能源。但是自然界中几乎没有游离态的氢,人工 制氢的方法有很多种,最传统的比如电解水,但是这种方式往往使得得到的氢的成本极高, 没有应用前景,而如果能够实现将总量巨大且无处不在的太阳能转化成为氢能,那么我们就 相当于在能源的获取上迈进了巨大的一步,太阳能分解水制氢也成为当前科学界的一个热门 研究方向。 太阳能分解水制氢有两种途径,一种是生物方法,就是让植物利用太阳能使光合作用中 断在某个中间步骤上,从而得到氢,可能是我对生物了解比较少的原因吧,我认为这种方式 是很不可行的,比如最简单的一点,如果要大量的制造氢的话,难道解决方式就是种植更多 植物么,似乎这样子的成本也很高,而且速度不会很快。另一种方法的最关键之处就是找到 合适的催化剂,使得水分解成为氢气和氧气这个反应更加容易发生,如果能够找到理想的催 化剂,使得水在较低要求的环境下就能够分解,那么太阳能分解水制氢的问题就迎刃而解了 我所在的信息科学技术学院电子学系的物理电子所长期以来一直在这个方向上有所研究,有 些同学的研究方向就是太阳能氢电池,我也从他们那里了解了一点这方面的知识,所以这 里主要谈的是第二种途径 理想的光催化剂应该有以下几种优点:催化剂本身易得、无毒、在比较宽的光谱区域内 有效、对温度压力等要求尽量低,北大物理电子所现阶段研究的光催化剂主要是针对Ti0 纳米管的性能和制备,Ti02是一种重要的无机功能材料,Ti02的纳米管阵列在许多技术领 域具有广阔的应用前景,尤其在环境光催化领域受到了广泛重视,由于它具有良好的光电、 光敏、气敏和压敏等特性,非常符合我们之前总结的理想光催化剂的特点,所以引起了国内 外广泛的重视。Ti02纳米管是Ti02的一种特殊存在形式,其目的在于增加材料的比表面积 我们知道化学反应是在催化剂表面发生的,纳米管这种特殊结构可以提高吸附力并且大大加 快反应速度,提高Ti0的光电转化效率.而且如果能在管中填入更小的无机、有机、金属或 磁性纳米粒子组成复合纳米材料,可能会大大改善Ti02的光电及催化性能。但是目前来讲00548264 常铖 信息科学技术学院电子学系 《人类生存发展与环境保护》期中论文 2 存储太阳能实际上就是将太阳能这个不可存储的一级能源转化成一种二级能源，而这个 二级能源应该是可以存储的，这样我们就间接的得到了一种可再生能源，在考虑到应该转化 成哪一种二级能源的时候，我们想到了氢能，对氢能感兴趣的原因有很多个，第一氢能是完 全无污染的能源，我们知道氢燃烧之后只会生成水，对环境没有任何负担，第二氢的来源非 常广，地球上大面积的水都可以用来提供氢，此外氢燃烧充分，能量转化率高，重量轻，这 几个特点使得氢成为人们非常感兴趣的一种能源。但是自然界中几乎没有游离态的氢，人工 制氢的方法有很多种，最传统的比如电解水，但是这种方式往往使得得到的氢的成本极高， 没有应用前景，而如果能够实现将总量巨大且无处不在的太阳能转化成为氢能，那么我们就 相当于在能源的获取上迈进了巨大的一步，太阳能分解水制氢也成为当前科学界的一个热门 研究方向。 太阳能分解水制氢有两种途径，一种是生物方法，就是让植物利用太阳能使光合作用中 断在某个中间步骤上，从而得到氢，可能是我对生物了解比较少的原因吧，我认为这种方式 是很不可行的，比如最简单的一点，如果要大量的制造氢的话，难道解决方式就是种植更多 植物么，似乎这样子的成本也很高，而且速度不会很快。另一种方法的最关键之处就是找到 合适的催化剂，使得水分解成为氢气和氧气这个反应更加容易发生，如果能够找到理想的催 化剂，使得水在较低要求的环境下就能够分解，那么太阳能分解水制氢的问题就迎刃而解了， 我所在的信息科学技术学院电子学系的物理电子所长期以来一直在这个方向上有所研究，有 一些同学的研究方向就是太阳能氢电池，我也从他们那里了解了一点这方面的知识，所以这 里主要谈的是第二种途径。 理想的光催化剂应该有以下几种优点：催化剂本身易得、无毒、在比较宽的光谱区域内 有效、对温度压力等要求尽量低，北大物理电子所现阶段研究的光催化剂主要是针对TiO2 纳米管的性能和制备，TiO2 是一种重要的无机功能材料，TiO2的纳米管阵列在许多技术领 域具有广阔的应用前景，尤其在环境光催化领域受到了广泛重视，由于它具有良好的光电、 光敏、气敏和压敏等特性，非常符合我们之前总结的理想光催化剂的特点，所以引起了国内 外广泛的重视。TiO2纳米管是TiO2的一种特殊存在形式，其目的在于增加材料的比表面积， 我们知道化学反应是在催化剂表面发生的，纳米管这种特殊结构可以提高吸附力并且大大加 快反应速度，提高TiO2的光电转化效率．而且如果能在管中填入更小的无机、有机、金属或 磁性纳米粒子组成复合纳米材料，可能会大大改善TiO2的光电及催化性能。但是目前来讲