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研究发现纳米结构可以帮助化学家在微重力下产生氢2018-08-09

长期的太空任务将需要一些方法来根据需求生产燃料,比如氢气。光电化学电池(PECs)可以利用太阳光产生氢气,但空间中重力的降低对这种化学提出了独特的挑战。

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由加州理工学院的Hans-Joachim Lewerenz领导的一个国际研究小组研究了其中一个低重力问题,并展示了纳米结构催化剂表面是如何解决这个问题的。

该小组的PEC由一种光吸收半导体p型磷化铟制成的电极组成,电极上涂有一层铑催化剂。当暴露在光下时,电极减少酸性水溶液中的氢阳离子,产生氢气。

为了模拟太空的微重力条件,研究人员将这个装置弹射到120米高的空中,并让它落在德国的一个专门的高塔里。在测试过程中,氢气泡聚集在电极的平面上,阻碍了高效的气体生产。

为了使气泡脱离电极,研究人员希望减少气泡与催化剂表面之间的接触面积,因此他们将铑层塑造成微小的峰和孔。当研究小组在水滴塔上测试这些有纹理的光电电极时,他们发现电池的效率与正常重力下的平面电极相当。

康奈尔大学(Cornell University)的Mason A. Peck是一名航天工程师,也是美国国家航空航天局(NASA)的前首席技术专家。但最终,他指出,这样一个系统的实用性将取决于它将太阳能转化为储存化学能的效率。理想的装置也会产生氧气。研究小组正致力于开发一种将氢和氧结合起来的细胞。

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