& （2016o南平模拟）水是生命之源，人类的生产、生活离不开水
（2016o南平模拟）水是生命之源，人类的生产、生活离不开水．（1）在利用太阳能使水分解获取清洁氢能的过程中，太阳能转化为&&&&能．（2）用洗涤剂洗去餐具上的油污，洗涤剂起&&&&作用．（3）水变成水蒸气的过程中，下列变化正确的是&&&&（填序号）A．水分子质量减小 B．水分子变大& C．水分子间隔变大& D．水分子体积增大（4）如图是甲、乙两物质的溶解度曲线图，据图回答：①在10℃时，两种物质的溶解度比较：S甲&&&&S乙（填＞、＜或=）②t1℃时，将80g甲物质放入100g水中，充分搅拌，形成的是&&&&溶液（填“饱和”或“不饱和”），所得溶液的溶质质量分数为&&&&．
【考点】物质发生化学变化时的能量变化；乳化现象与乳化作用；固体溶解度曲线及其作用；溶质的质量分数；分子的定义与分子的特性．
解析与答案
（揭秘难题真相，上）
习题“（2016o南平模拟）水是生命之源，人类的生产、生活离不开水．（1）在利用太阳能使水分解获取清洁氢能的过程中，太阳能转化为能．（2）用洗涤剂洗去餐具上的油污，洗涤剂起作用．（3）水变成水蒸气的过程中，下列变化正确的是（填序号）A．水分子质量减小 B．水分子变大 C．水分子间隔变大 D．水分子体积增大（4）如图是甲、乙两物质的溶解度曲线图，据图回答：①在10℃”的学库宝（http://www.xuekubao.com/）教师分析与解答如下所示：
【考点】物质发生化学变化时的能量变化；乳化现象与乳化作用；固体溶解度曲线及其作用；溶质的质量分数；分子的定义与分子的特性．
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如图1是大自然中水循环现象的示意图．&江、河、湖、海以及大地表层中的水不断蒸发变成水蒸气．当含有很多水蒸气的空气升入高空时，水蒸气的温度降低凝成小水滴或凝成小冰晶，这就是云．&在一定条件下，云中的小水滴和小冰晶越来越大，就会下落．在下落过程中，小冰晶又变成小水滴，与原来的水滴一起落到地面，这就形成了雨．（1）请在括号内写出相应引文涉及到的物态变化名称：“水蒸气的温度降低凝成小水滴（&&&&）或凝成小冰晶”（&&&&）、“小冰晶又变成小水滴”（&&&&），上面涉及到的三种物态变化中，属于吸热的是：&&&&；（2）水是生命之源，人类为了生存①求天根据雨的形成原理，将干冰（固态二氧化碳）抛洒到云中，利用干冰&&&&时&&&&热，使周围环境满足形成雨的条件，成功的实现了人工降雨．②求地农作物种植采取地膜覆盖技术，针对土地沙化及沙尘暴日益严重的形势，提高植被覆盖率，减少裸地面积．这些措施可以使土壤中水分的&&&&减慢．③求自己我国是一个严重缺水的国家，节约用水应从我做起，小明认为人类还应该有更积极的措施应对水资源危机并意识到污水净化、海水淡化具有重要的意义，理解了地球上的水循环原理以后，他受到启发，发明了太阳能净水器，如图2在污水净化的过程中发生的物态变化是先&&&&再&&&&．
（1）炸油条、鸡翅膀用油；煮地瓜、玉米用水．这样可以对不同烹饪手段提供各自所需的&&&&（选填“热量”或“温度”），这是因为油和水的&&&&不同．（2）地球上，水的三种状态在不断地相互转化．水的物态变化，形成了海洋、陆地、大气间的水循环．地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，仅占全球总水量的百分之二点七．在干旱地区可通过人工降雨的方法向天取水，其中一种人工降雨的方法是把干冰（固态二氧化碳）播撒到冷云中，使其周围环境温度降低，空气中的水蒸气迅速凝结成小水滴或小冰晶，导致降雨．水是生命之源，人类一直重视水资源的利用和保护．建造水库便是重要措施之一．请根据“干冰降雨”的过程提出一个物理问题并回答．问题：&&&&简答：&&&&．
（2009o潮阳区模拟）如图是大自然中水循环现象的示意图．江、河、湖、海以及大地表层中的水不断蒸发变成水蒸气．当含有很多水蒸气的空气升入高空时，水蒸气的温度降低凝成小水滴或 凝成小冰晶，这就是云，在一定条件下，云中的小水滴和小冰晶越来越大，就会下落．在下落过程中，小冰晶又变成小水滴，与原来的水滴一起落到地面，这就形成了雨．（1）请依次写出上文三处划线部分涉及到的物态变化的名称：&&&&、&&&&、&&&&．（2）水是生命之源，人类一直重视水资源的利用和保护．建造水库便是重要措施之一．水库大坝建造成上窄下宽，是由于&&&&．（3）水是&&&&（填“可再生能源”或“不可再生能源”），可持续地利用它来发电，为人类提供“清洁”的能源．水电站发电是利用水的&&&&转化为动能，推动水轮机，水轮机带动发电机将机械能转化为&&&&能．
阅读下面的短文，回答问题．&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 向天取水&&& 地球上，水的三种状态在不断地相互转化．水的物态变化，形成了海洋、陆地、大气间的水循环．&&& 地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，仅占全球总水量的百分之二点七．在干旱地区可通过人工降雨的方法向天取水，其中一种人工降雨的方法是把干冰（固态二氧化碳）播撒到冷云中，使其周围环境温度降低，空气中的水蒸气迅速凝结成小水滴或小冰晶，导致降雨．&&& 水是生命之源，人类一直重视水资源的利用和保护．建造水库便是重要措施之一．（1）自然界中水的一个循环包含的物态变化有&&&&．（2）地球上可以直接利用的淡水不足总水量的1%，节约用水、保护水资源是每个公民应尽的义务．下列做法中，不正确的是&&&&A．建议并提倡居民使用节水龙头B．用喷灌、滴灌的方法浇灌园林或农田C．将工业废水处理达标后排放D．将生活污水任意排放．
阅读下面短文，回答问题：&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 自然界中的水循环地球上，水的三种状态在不断地相互转化．水的物态变化，形成了海洋、陆地、大气间的水循环．水循环的过程是地面（江河、海洋）的水在太阳的辐射下不断蒸发，在空中形成暖湿气流；暖湿气流遇到冷的空气后液化成小水滴或凝固成小冰晶；在一定的条件下，小冰晶将融化成水与原来的小水珠一同下落．形成雨水．汇集江河并流入大海．地球上水的储量虽然很多，但是淡水资源非常紧张，仅占全球总水量的百分之二点七．水是生命之源，人类一直重视水资源的利用和保护．建造水库便是重要措施之一．在干旱地区可通过人工降雨的方法向天取水，其中一种人工降雨的方法是把干冰播撒到冷云中，使其周围环境温度降低，空气中的水蒸气迅速凝结成小水滴或小冰晶，导致降雨．（1）简述自然界中水循环过程．（2）自然界中一个水循环包含的物态变化有哪些？（3）干冰撒到冷云中，为什么能使周围环境温度降低导致降雨？
知识点讲解
经过分析，习题“（2016o南平模拟）水是生命之源，人类的生产、生活离不开水”主要考察你对
“” “” “” “” “”
等考点的理解。
因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
物质发生化学变化时的能量变化
物质发生化学变化时的能量变化【知识点的认识】物质发生化学变化时的能量变化，就是再物质发生化学反应的同时，通常伴随着热量的变化，即有放热现象或吸热现象发生．当然，有时也涉及到其它形式的能量转化问题；例如，电解水时，电能转化成了化学能；燃料电池时，化学能转化成了电能；等等．
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作业互助QQ群：(小学)、(初中)、(高中)2858kJ；（2）甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1；（3）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是③④（填序号）①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为v（CH3OH）=AtAmol?L-1?min-1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小③该反应为放热反应④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时2)n(CH3OH)&&增大（4）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为a，则容器内的压强与起始压强之比为；（5）在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，正极的反应式为O2+6H++6e-=3H2O．理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为96.6%（燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比）．
分析：（1）根据氢气的燃烧热可知水分解吸收的能量，然后利用化学计量数与反应热的关系来计算；（2）根据CO和CH3OH的燃烧热先书写热方程式，再利用盖斯定律来分析甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式；（3）根据图象中甲醇的变化来计算反应速率，并利用图象中时间与速率的关系来分析T1、T2，再利用影响平衡的因素来分析解答；（4）根据化学平衡的三段法计算平衡时各物质的物质的量，再利用反应前后气体的物质的量之比等于压强之比来解答；（5）根据原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，并考虑电解质溶液参与电极反应来分析，并利用电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比来计算燃料电池的理论效率．解答：解：（1）由H2（g）的燃烧热△H为-285.8kJ?mol-1知，1molH2（g）完全燃烧生成1molH2O（l）放出热量285.8kJ，即分解1mol&H2O（l）为1mol&H2（g）消耗的能量为285.8kJ，则分解10mol&H2O（l）消耗的能量为285.8kJ×10=2858kJ，故答案为：2858；（2）由CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为-283.0kJ?mol-1和-726.5kJ?mol-1，则①CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）△H=-283.0kJ?mol-1&&&&&&&&&&&&②CH3OH（l）+3/2O2（g）=CO2（g）+2&H2O（l）△H=-726.5kJ?mol-1&&&&&&&&&&&&由盖斯定律可知用②-①得反应CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2&H2O（l），该反应的反应热△H=-726.5kJ?mol-1-（-283.0kJ?mol-1）=-443.5kJ?mol-1，故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2&H2O（l）△H=-443.5kJ?mol-1；（3）根据题给图象分析可知，T2先达到平衡则T2＞T1，由温度升高反应速率增大可知T2的反应速率大于T1，又温度高时平衡状态CH3OH的物质的量少，则说明可逆反应CO2+3H2?CH3OH+H2O向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，则T1时的平衡常数比T2时的大，③、④正确，②中该反应在T1时的平衡常数比T2时的大，则②错误，①中按照其计算速率的方法可知反应速率的单位错误，应为mol?min-1，则①错误，故答案为：③④；（4）由化学平衡的三段模式法计算可知，CO2&（g）+3H2（g）=CH3OH（g）+H2O（g）起始&&1&&&&&&&&3&&&&&&&0&&&&&&&&0变化&&a&&&&&&&&3&a&&&&&&a&&&&&&&&a平衡&1-a&&&&&&&3-3a&&&&&a&&&&&&&&a根据相同条件下气体的压强之比等于物质的量之比，则容器内的压强与起始压强之比为=，故答案为：；（5）由燃料电池是原电池的一种，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，甲醇燃烧生成二氧化碳和水，但在酸性介质中，正极不会生成大量氢离子，则电解质参与电极反应，甲醇燃料电池的负极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+，正极反应式为O2+6H++6e-=3H2O，又该电池的理论效率为消耗1mol甲醇所能产生的最大电能与其燃烧热之比，则电池的理论效率为×100%=96.6%，故答案为：CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+；O2+6H++6e-=3H2O；96.6%．点评：本题综合性较强，考查知识点较多，注重了对高考热点的考查，学生应熟悉燃烧热、盖斯定律、热化学反应方程式、反应速率、化学平衡、原电池等重要知识来解答．
练习册系列答案
科目：高中化学
（2011?江西二模）D、E为中学化学常见的金属单质，在一定条件下C、D间能发生反应．各物质转化关系如图：（1）B的同素异形体的名称为：臭氧；H的化学式为：Fe2（SO4）3．（2）写出D与H反应的离子方程式2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．（3）用惰性电极电解A溶液的阳极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑．（4）检验H和G的混合溶液中含有G的阳离子的试剂可以是：c．a．氯水和KSCN溶液&&&&&&b．氢氧化钠溶液&&&&&&&c．酸性KMnO4溶液（5）用惰性电极电解一定浓度的A溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入8.0gA的氧化物后恰好恢复到电解前的浓度和pH．则电解过程中转移电子的物质的量为0.2molmol，收集到标准状况下的气体体积为2.24L．
科目：高中化学
（2011?江西）将浓度为0.1mol?L-1HF溶液加水不断稀释，下列各量始终保持增大的是（　　）A．c（H+）B．Ka（HF）C．-)c(H+)D．+)c(HF)
科目：高中化学
（2011?江西一模）A～I分别表示中学化学中常见的一种物质，它们之间相互关系如下图所示（部分反应物、生成物没有列出），且已知G为主族元素的固态氧化物，A、B、C、D、E、F六种物质中均含同一种元素．请填写下列空白：（1）A、B、C、D、E、F六种物质中所含同一种元素在周期表中位置第四周期、第Ⅷ族；（2）写出反应①的化学方程式&4Al2O3+9Fe8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe；（3）写出D和J的水溶液反应的离子方程式Fe3++3AlO2-+6H2O=Fe（OH）3+3Al（OH）3；（4）写出反应③的电极方程式：阳极：6O2--12e-=3O2↑；阴极：4Al3++12e-=4Al．（5）从能量变化的角度看，①②③反应中属于△H＜0的反应是①②．（填序号）（6）反应④中的氧化剂是水．（7）B的化学式：Fe3O4，H的结构式：O=O．
科目：高中化学
（2011?江西二模）常温下，将一元酸HA和NaOH溶液等体积混合，两种溶液的浓度和混合后所得溶液的pH如下表：
c（HA）/mol?L-1
c（NaOH）/mol?L-1
混合溶液的pH
pH＜7下列判断正确的是（　　）A．a＞9B．在乙组混合液中c（OH-）一c（HA）=10-9mol/LC．c1=0.2D．在丁组混合液中c（Na+）＞c（A-）
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请输入手机号> 【答案带解析】科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇： ( CO...
科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇：( CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O )，并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知 H2(g)、 CO(g) 和 CH3OH(l) 的燃烧热△H分别为?285.8 kJ·mol?1、?283.0 kJ·mol?1和?726.5kJ·mol?1。请回答下列问题：（1）用太阳能分解10mol水消耗的能量是_____________kJ（2）在容积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如图所示（注：T1、T2均大于300℃）；下列说法正确的是________（填序号）①温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的 平均速率为v(CH3OH)=
mol·L?1·min?1②该反应在T1时的平衡常数比T2时的小③该反应为放热反应④处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时 增大（3）在T1温度时，将1molCO2和3molH2充入一密闭恒容容器中，充分反应达到平衡后，若CO2转化率为?,则容器内的压强与起始压强之比为
( 用 ? 表示 )（4）已知甲醇燃烧的化学方程式为2CH3OH +3O2 =2CO2 +4H2O ，在直接以甲醇为燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为
，正极的反应式为
(1) 2858 ；(2) ③④ ； (3) 1? （或（2- ? ）/ 2 ）；
（4）CH3OH + H2O- 6e?= CO2 + 6H+ ；O2 + 4H+ + 4e? = 2H2O
试题分析：（1）由于H2(g)的燃烧热△H分别为?285.8 kJ·mol?1，所以产生1mol的水时放出热量是285.8 kJ，因此若用太阳能分解10mol水消耗的能量是285....
考点分析：
考点1：化学反应的热效应
考点2：化学平衡状态及移动
考点3：原电池
相关试题推荐
现有室温下浓度均为1×10-3mol/L的几种溶液：①盐酸、②硫酸、③醋酸、④氯化铵、⑤氨水、⑥NaOH，回答下列问题：（1）将③、⑥混合后，若溶液呈中性，则消耗两溶液的体积为③
⑥（填“&”、“&”或“=”）溶液中的离子浓度由大到小的顺序为
（2）将等体积的①、⑤混合，则溶液的pH
7（填“&”、“&”或“=”）用离子方程式说明其原因 _______________________
（3）向相同体积的①、②、③溶液中分别加入相同的且足量的锌粒，反应的初始速率由快到慢的为________ （填写序号）最终产生H2总量的关系为___________（填写序号）（4）向相同体积的①、③溶液中分别加入相同浓度、相同体积的CH3COONa溶液，充分混合后，混合液的pH 大小关系为① _________ ③（填“&”、“&”或“=”）（5）将等体积的⑤、⑥溶液加热至同温度后，溶液的pH ⑤ _____ ⑥（填“&”、“&”或“=”） 
在容积为1L的密闭容器中，进行如下反应：A（g）+2B（g） C（g）+D（g），最初加入1.0molA和2.2molB，在不同温度下，D的物质的量n（D）和时间t的关系如图。试回答下列问题：（1）800℃时，0—5min内，以B表示的平均反应速率为              （2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是A．容器中压强不变              
 B．混合气体中c（A）不变C．2v正（B）=v逆（D）              D．c（A）=c（C）（3）若最初加入1.0molA和2.2molB，利用图中数据计算800℃时的平衡常数K=    
，该反应为        反应（填吸热或放热）（4）700℃时，某时刻测得体系中各物质的量如下：n（A）=1.1mol，n（B）=2.6mol，n（C）=0.9mol，n（D）=0.9mol，则此时该反应               进行（填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“处于平衡状态”） 
同素异形体相互转化的反应热相当小而且转化速度较慢，有时还很不完全，测定反应热很困难。现在可根据盖斯提出的观点“不管化学过程是一步完成或分几步完成，这个总过程的热效应是相同的”来研究。已知： ①P4(s、白磷)＋5O2(g)=P4O10(s)；Δ H=－2983.2 KJ·mol－1②P(s、红磷) ＋ O2(g)= P4O10(s)；Δ H=－738.5KJ·mol－1试写出白磷转化为红磷的热化学方程式
25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如表，下列说法错误的是物
质XYZ初始浓度/mol·L－10.10.20平衡浓度/mol·L－10.050.050.1A．反应达到平衡时，X的转化率为50％B．反应可表示为X+3Y2Z，其平衡常数为1600C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数 
原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，放电时SO42－向Al电极移动B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al－3e－＋4OH－===AlO2－＋2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池作电源，用石墨电极来电解硝酸银溶液，当析出1 mol Ag时，消耗铜电极32 g 
题型：填空题
难度：困难
Copyright @
满分5 学习网 ManFen5.COM. All Rights Reserved.转载：中国科大发现“光解水制氢”新路径&&新催化剂是微观引擎
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转载：中国科大发现“光解水制氢”新路径& 新催化剂是微观引擎
人民网&&科技&&&
日08:35&&&
来源：中国科技网-科技日报&&&
&中国科大发现“光解水制氢”新路径
全世界备受关注&& 吴长锋
　　中国科大发现“光解水制氢”新路径
　　科技日报讯 （记者吴长锋
通讯员刘爱华）如何用太阳能分解水制备氢气在全世界备受关注。中国科学技术大学熊宇杰教授课题组的一项研究首次揭示了硅纳米线表面“光解水制氢”的机制，为其制氢性能的提高提供了新的途径。该工作以《硅纳米线光解水制氢之谜》为题，在线发表于国际重要化学期刊《德国应用化学》上，入选该期刊的热点论文。
　　在光解水制氢过程中，半导体催化剂扮演着非常重要的作用。半导体材料在接受到太阳光以后将产生携带能量的激发态正负电荷，使得水通过还原和氧化反应生成氢气和氧气。“硅”是地球上储量最高且在工业上应用最为广泛的半导体材料，早已有报道预言可用于光解水制氢技术。
　　熊宇杰课题组巧妙地把纳米制造技术和湿化学方法结合起来，可以高度选择性地调控硅纳米线阵列的表面化学键类型和数量，从而发现硅材料的激发态电荷平均寿命及光催化产氢效率与其表面化学键紧密相关。另一方面，研究团队发现该过程产生的氢气和氧气的比例远高于常规思维中的比例，并通过中国科大江俊教授课题组的理论模拟，揭示该过程与传统的光催化氢机制有所不同。基于该系列发现，研究团队首次揭开了硅材料“光解水制氢”机制的“神秘面纱”。
　　在理解作用机制之后，研究人员开发出了一类基于常规半导体工业技术的表面化学处理方法，为调控位于硅材料表面的化学键状态提供了简捷途径，得以理性地调变其光催化制氢性能。该研究提出了新的表面工程思路，为开发高效、自然界丰富的光催化剂铺筑有效道路，并将拓展人们对化学转化中电荷运动“微观引擎”的控制能力，对高效催化剂的理性设计具有重要推动作用。氢气的获得也将为燃料电池等带来更广泛的应用。(责编：赵竹青、马丽)
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&合肥微尺度物质科学国家实验室 首页 研究成果研究进展 正文
中国科大提光解水制氢的新机制
10:14:53 来源：合肥微尺度物质科学国家实验室
　　中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室杨金龙教授研究组最近提出了一种新的光解水的催化机制，使得利用红外光进行光解水制氢成为可能，为今后全频谱利用太阳能铺平了道路。此成果发表在最新一期的物理评论快报上。
　　利用太阳光分解水制氢，为人类提供清洁燃料，被视为化学的圣杯。水分解是吸热反应，传统理论要求光催化剂的能隙至少要大于反应吸热(1.23eV)，因而占太阳光能量近一半的红外光无法被吸收用来分解水制氢。杨金龙教授研究组提出具有內禀电偶极矩的二维纳米催化剂，可突破传统理论对催化剂能隙的限制，用红外光也可以分解水产生氢气。这种催化剂存在偶极内电场，吸附在催化剂两个表面上的水分子会感受到不同的静电势，从而导致两个表面上水的氧化还原电势变得不再相同。如果氧化和还原分别发生在不同的表面，催化剂受到的能隙限制原则上将不再存在。在这一新的光解水机制中，不仅紫外光和可见光，红外光也可以用来促使水分解产生氢气。另外，这种催化剂的光激发是一个电荷转移过程，电子和空穴分别产生在两个不同的表面，催化剂固有偶极电场有效促进了光生电子空穴对的空间分离，并做功帮助水分解产生氢气。基于这一机制，他们设计了一种双层氮化硼纳米体系，其两个表面分别用氢和氟修饰。理论计算与模拟表明这是一种有效的红外光催化分解水体系。
　　这一工作大大扩展了太阳能转化为化学能中可利用的太阳光频谱范围，有望对未来新能源技术的发展产生重要影响。英国物理学会（IOP）的物理世界网站发专文对此成果进行了介绍和评价。上述研究得到了中国科学院、科技部、教育部和国家基金委的支持。
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新型催化剂能在普通环境下催化制备氢气
14:51:00　来源: 新华网
新华网伦敦８月２３日电（记者黄堃）英国剑桥大学研究人员报告说，他们发明了一种新型催化剂，可在普通的酸碱度、温度等条件下将水分解制备氢气，由此得到的氢气可用于氢燃料电池等方面。
这项研究发表在新一期德国学术刊物《应用化学国际版》上，文章描述了基于钴元素的催化剂可以在普通环境下将水分解为氢气和氧气。这里所说的普通环境包括以下方面：水的酸碱度为中性、温度为室温、环境中氧气的体积百分比约为２１％。
进行研究的埃尔温·赖斯纳说，以往的基于铂元素的催化剂成本太高，而有的催化剂较便宜但效率又不理想。本次研究显示，这种基于钴元素的催化剂成本相对低，又能达到在普通环境下有效制备氢气的要求。
他提到，这种催化剂虽然还要解决稳定性方面的一些问题，但它已经在制取绿色氢能源的道路上迈出了第一步。过去一些制备氢气的方法需要消耗传统化石能源，不能称之为绿色。在本次发明的新型催化剂帮助下，研究人员正在探索制造利用太阳能就能直接将水分解为氢气和氧气的装置。
在当前对新能源的探索中，氢燃料电池是一个发展方向，电池所用的燃料就是氢气。氢燃料电池最后产物只有水，理论上不会对环境造成污染。(本文来源：新华网
)http://news.163.com/12/MAP60O00014JB5.html
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人民网&&科技&&滚动&&
日01:22&&&
来源：科技日报&&&
&新催化剂让氢气的运输和释放变轻松
&　　本报讯
（记者常丽君）据《自然》网站2月28日（北京时间）报道，德国罗斯托克大学化学工程师开发出一种新催化剂，能从液体甲醇中轻松提取氢气，让氢气存储和运输变得更加容易。研究人员认为，这种方法消除了“氢经济”中的最大障碍，将来有望把氢气“装入”甲醇通过管道、油罐车运输存储，用时再通过化学反应将氢气提取出来，为边远农村发电或为汽车等交通工具提供燃料。
　　氢气燃烧值很高，清洁无污染，但缺点是无法大量收集，很难存储，运输也不安全。如将其压缩液化，不仅方法很复杂而且要耗费大量能量。几十年来，许多化学家一直在寻找吸收存储氢气的最佳方法，让氢气成为便捷可靠的燃料。
　　目前方法之一是用固体或液体材料来吸收“封存”氢气，虽然候选材料很多，但要么“装”得太少，要么结合得太紧，再次释放很不容易。甲醇能把氢气直接转化为液体燃料，利用催化剂可把氢气和一氧化碳结合成甲醇，同时甲醇也能吸收大量氢气，约为本身重量的12.5%。但甲醇也存在释放氢气的问题，要让它释放氢气，以往的方法要把甲醇加热到200摄氏度，并施加25到50个大气压。
　　罗斯托克大学化学工程师马赛厄斯·贝尔和同事开发出一种可溶解的钌基催化剂，能在65到95摄氏度和常压下，有效地从存储甲醇中释放出氢气。“这节约的能量是难以估计的。”贝尔说，把甲醇变成一种切实可行的“装氢箱”的目的基本达到，将来有望给手机、计算机、汽车燃料电池供电。
　　英国牛津大学化学家埃德曼·唐也一直在研究氢气存储，他将新方法称为一个“重要发现”，尤其是反应不需要高温，和氢燃料电池运行所产生的废热大致相同，这意味着能把甲醇—氢气反应和氢电电池结合起来，这是很有吸引力的。虽然还有些障碍，但这种甲醇—氢气转化法是值得尝试的，因为直接用甲醇提供动力的话，氢燃料电池的效率是一般燃料电池的两倍。
　　贝尔还指出，该工艺目前还处于初期阶段，实现商业化还要再等几年。技术方面还存在一些障碍，尤其是针对大规模反应。比如用来驱动汽车的话，要求反应每秒产生24升氢气，而实验室反应每分钟只产生几毫升氢气；催化剂也必须很稳定，能存放数月或数年之久，目前能达到至少3周；此外，反应中产生的二氧化碳也要被吸收以减少碳排放。
(来源:科技日报)http://scitech.people.com.cn/n//c3.html
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硅材料“光解水制氢”机制取进展&&
作者：熊宇杰 来源：《德国应用化学》 发布时间： 22:58:25
硅纳米线表面光催化产氢机制图示
众所周知，氢气是一种非常清洁且可储存运输的可再生能源，因此利用太阳能分解水制备氢气已成为一种备受关注的清洁新能源技术。半导体催化剂在光解水制氢过程中扮演着非常重要的角色，包括俘获光能、降低反应势垒、减少能耗、加快反应速度等。硅材料作为地球上丰度最高且应用最为广泛的半导体材料，早已有报道预言可用于光解水制氢技术。
近日，中国科学技术大学教授熊宇杰课题组首次揭示了硅纳米线表面“光解水制氢”的机制，并为其制氢性能的提高提供了新的途径。研究成果发表于《德国应用化学》，并被选为该期刊的热点论文（Hot
Paper）。课题组的博士生刘东和李磊磊为共同第一作者。
研究人员巧妙地通过微纳制造技术（即自上而下）和湿化学方法（即自下而上）相结合，具有高度选择性地调控硅纳米线阵列的表面悬键类型和数量。基于系统红外光谱监测，研究团队得以将光催化产氢效率及激子平均寿命与表面悬键联系起来，从而凸显了硅材料表面悬键在光催化应用中的关键作用。另一方面，研究人员发现该过程产生的氢气和氧气的比例远高于常规思维中的化学计量比，因此与传统的光催化产氢机制应该有所差异。江俊教授课题组通过理论模拟，不但证实了预计中表面悬键对于电荷分离的贡献，而且扫描出在不同悬键表面所发生的化学反应势垒。基于该系列发现，研究团队首次拨开了硅材料“光解水制氢”机制的“面纱”，确定了其反应机制。在理解作用机制之后，研究人员开发出了一类基于常规半导体工业技术的表面化学处理方法，为调控位于硅纳米线表面的悬键状态提供了简捷途径，得以理性地调变其光催化制氢性能。
该研究工作提出了新的表面工程思路，为开发高效、自然界丰富的光催化剂铺筑有效道路，并将拓展人们对化学转化中电子运动“微观引擎”的控制能力，对高效催化剂的理性设计具有重要推动作用。
研究工作得到了科技部“973”计划、国家自然科学基金、国家青年千人计划、中科院百人计划、高等学校博士学科点专项科研基金、校重要方向项目培育基金等项目的资助。（来源：中国科学技术大学）
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您现在的位置：中国化工仪器网&资讯中心&技术前沿&中国科大成功研发光解水制氢复合催化剂&
中国化工仪器网&&
编者按：作为无污染的绿色能源，氢能开发被视为解决能源危机和环境问题的理想途径之一。近日，中国科学技术大学熊宇杰教授课题组，通过与罗毅研究团队的江俊教授和张群副教授在材料设计与合成、理论模拟和先进表征中的“三位一体化”合作，在光解水制氢方面取得新进展。
催化光解水是一项自上世纪七十年代以来被广泛关注的领域。包吉明团队的突破之处，在于光源由可见光而非传统的紫外光充当，而且无须消耗性材料和助催化剂，即可使水完全分解为氢气与氧气。光能-化学能转化效率（按氢气产量计算）从过去使用人造树叶时的0.1%提升到了5%。
用太阳光分解水制氢，为人类提供清洁燃料，一直被视为化学的“圣杯”。水分解是吸热反应，传统理论要求光催化剂吸收的单个光子能量至少要大于反应吸热，因而占太阳光能量近一半的红外光因为单个光子能量太低，无法被吸收来分解水制氢。
针对半导体-金属复合结构的肖特基结设计，该研究团队首先通过光沉积实验和理论模拟，揭示了半导体不同晶面的表面功函存在着很大差异，导致光激发的半导体内电子和空穴分别向不同的表面晶面迁移，从而造成具有晶面依赖性的空间电荷分布与分离。基于该发现，研究人员通过调控复合结构中的半导体晶面，得以协同肖特基结界面的电荷转移和半导体中的内禀性空间电荷分布这两个效应，并进而通过超快光谱和动力学表征以及光电流测量，揭示了该设计可使电子-空穴分离效率提高数十倍，设计的复合结构在光催化中展现出显著改善的活性。这项突破性研究进展，有助于加深人们对复合结构材料中电荷行为的认识，也对光解水制氢催化剂的设计具有重要推动作用。
上述研究得到了科技部“973”计划、国家自然科学基金、国家青年千人计划、中科院百人计划、中科院先导专项、中国科大重要方向项目培育基金等项目的资助。
(来源：中国化工仪器网)文章链接：中国化工仪器网
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人民网&&科技&&滚动-&
日01:26&&&
来源：科技日报&&&
新催化剂让制氢过程CO排放接近零
　　科技日报讯
（记者刘霞）据美国每日科学网站5月22日（北京时间）报道，美国杜克大学的工程师在制氢反应中使用了新催化剂。结果表明，新方法能在产生氢气的同时将一氧化碳（CO）的浓度降低到接近零，而且进行新反应所需的温度也比传统方法低，因此更实用。研究发表在5月的《催化学报》上。
　　尽管氢气在大气中无所不在，但制造并收集分子氢用于交通运输和工业领域的成本非常高，过程也相当复杂。目前大多数制氢方法会产生对人和动物有毒的一氧化碳。
　　最新的一种制造可再生能源的方法，是使用从生物质中提取的以乙醇为基础的原材料，比如甲醇。当甲醇用蒸汽处理后，会产生一种可用于燃料电池的富含氢气的混合物。该研究论文的第一作者、杜克大学工程学院机械工程和材料学助理教授尼克·霍特兹说：“这一方法的主要问题也是会产生一氧化碳，而且少量一氧化碳很快就能破坏对燃料电池性能至关重要的电池膜上的催化剂。”
　　霍特兹实验室的研究生提提雷约·索迪亚表示：“现在，人人都希望能用可持续且污染尽可能少的方法制造出有用的能源以取代化石燃料。我们的最终目的是制造出供燃料电池使用的氢。与传统方法使用金纳米粒子作为唯一的催化剂不同，我们的新反应使用金和氧化铁纳米粒子的组合作为催化剂。新方法可以持续不断地制造出氢气，产生的一氧化碳浓度仅为0.002%，而副产品是二氧化碳和水。”
　　索迪亚解释道：“人们一直认为，氧化铁纳米粒子仅仅是盛放金纳米粒子的‘容器’，金纳米粒子才为反应负责。但我们发现，增加氧化铁的表面积可以显著增加金纳米粒子的催化活性。”
　　研究人员让新反应进行了200多个小时，发现催化剂减少富含氢气的混合气体内一氧化碳数量的能力并未下降。
　　索迪亚承认：“目前，我们还不知道新反应内含的机制是什么。尽管金纳米粒子的大小对反应来说非常关键，但未来的研究应专注于氧化铁粒子在化学反应中的作用。”
(来源:科技日报)http://scitech.people.com.cn/n//c9.html
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人民网&&科技&&滚动-&
日01:06&&&
来源：科技日报
磷化镍纳米粒子可为制氢反应提速
　　科技日报讯
据美国每日科学网站近日报道，美国宾夕法尼亚州立大学化学教授雷蒙德·萨克领导的研究团队发现，由储量丰富且廉价的磷和镍构成的磷化镍纳米粒子可以成为制氢反应的催化剂，为该反应提速，最新研究将让更廉价的清洁能源技术成为可能，相关论文将发表在《美国化学会志》上。
　　为了制造出磷化镍纳米粒子，研究团队使用经济上可行的金属盐进行试验。他们让这些金属盐在溶剂中溶解，并朝其中添加了另外一些化学元素，然后加热溶液，最终得到了一种准球形的纳米粒子——其并非完美的球形，因为拥有一些平的暴露的边角。萨克解释道：“纳米粒子个头小，但表面积很大，而且，暴露的边缘上有大量的点可以为制氢反应提速。”
　　接下来，加州理工学院化学系教授内森·刘易斯领导的科研团队对这种纳米粒子在反应中的催化表现进行了测试。研究人员首先将该纳米粒子放在一块钛金属薄片上，并将薄片没入硫酸溶液中，随后施加电压并对生成的电流进行了测试。结果表明，化学反应不仅按照他们所希望的那样发生了，效率也非常高。
　　萨克解释道，磷化镍纳米粒子的主要作用是帮助人们从水中制造出氢气，这一反应对很多能源生产技术，包括燃料电池和太阳能电池来说都很重要。水是一种理想的燃料，因为其廉价且丰富，但我们需要将氢气从中提取出来。氢气的能量密度很高且是很好的载能体，但产生氢气会耗费能量。
　　科学家们一直在寻找廉价的催化剂以便让水制氢反应更加实用且高效。萨克表示：“铂可以很好地完成这件事，但铂昂贵且稀少。我们一直在寻找替代铂的材料。此前有科学家预测，磷化镍会是好的‘替身’，我们的研究结果也表明，在制氢反应中，磷化镍纳米粒子的表现的确可以和目前铂的效果相媲美。”
　　萨克说：“纳米粒子技术有望让我们获得更廉价且更环保的能源。接下来，我们打算进一步改进这些纳米粒子的性能并厘清其工作原理。最新技术有望启发我们发现其他也由储量丰富的元素组成的催化剂，甚至其他更好的催化剂。”
　　美国国家科学基金会和美国能源部对该研究提供了资助。（刘霞）
(来源:科技日报)http://scitech.people.com.cn/n//c4.html?prolongation=1
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&搜狐网 首页 &
IT数码新闻滚动_搜狐资讯.&& 中国科研人员提出光解水制氢新机制
.日07:29 |& 光明网
　　中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室、化学与材料科学学院杨金龙教授研究组最近提出了一种新的光解水催化机制，使得利用红外光进行光解水制氢成为可能，为今后利用太阳光所有频率的能量铺平了道路。这一成果发表于最新一期《物理评论快报》上。
　　用太阳光分解水制氢，为人类提供清洁燃料，一直被视为化学的“圣杯”。水分解是吸热反应，传统理论要求光催化剂吸收的单个光子能量至少要大于反应吸热，因而占太阳光能量近一半的红外光因为单个光子能量太低，无法被吸收来分解水制氢。
　　杨金龙研究组提出本身具有电偶极矩的二维纳米催化剂，可突破传统理论对催化剂吸收单个光子能量的限制，用红外光也可以分解水产生氢气。这种催化剂内存在的偶极会产生内电场，吸附在催化剂两个表面上的水分子会感受到不同的静电环境，从而导致两个表面上水发生氧化还原的条件变得不再相同。如果氧化和还原分别发生在不同的表面，催化剂受到的最小单光子能量的限制原则上将不再存在。在这一新的光解水机制中，不仅紫外光和可见光，红外光也可以用来促使水分解产生氢气。另外，这种催化剂的光激发是一个电荷转移过程，电子和空穴分别产生在两个不同的表面，催化剂固有偶极电场有效促进了光照产生的电子和空穴的空间分离，并做功帮助水分解产生氢气。基于这一机制，他们设计了一种双层氮化硼纳米体系，其两个表面分别用氢和氟修饰。
　　基于这一技术，可以通过高效光解水制氢在燃料电池汽车方面获得应用。原则上，通过太阳能、电能、化学能等能量形式的相互转换，这一研究中提出的原理也可以广泛用在其他新能源技术中。（记者吴长锋
通讯员曾皓）
　　作者：吴长锋 曾皓
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教育部科技发展中心： 首页 && 高校科技动态
中科大揭示硅材料“光解水制氢”机制&& 来源： 中国科学报
发布时间：
　　近日，中国科学技术大学教授熊宇杰课题组的一项研究首次证实了硅可用于光解水制氢技术的预言，并揭示了硅纳米线表面“光解水制氢”的机制，为其制氢性能的提高提供了新的途径。该工作在线发表于《德国应用化学》上，并入选该期刊的热点论文。
　　如何用太阳能分解水制备氢气已成为一种备受关注的清洁新能源技术。熊宇杰课题组巧妙地把纳米制造技术和湿化学方法结合起来，可以高度选择性地调控硅纳米线阵列的表面化学键类型和数量，从而发现硅材料的激发态电荷平均寿命及光催化产氢效率与其表面化学键紧密相关。
　　另一方面，研究团队发现该过程产生的氢气和氧气的比例远高于常规思维中的比例，并通过中国科大教授江俊课题组的理论模拟，揭示该过程与传统的光催化氢机制有所不同。基于该系列发现，研究团队首次揭开了硅材料“光解水制氢”机制的“神秘面纱”。
　　此后，研究人员开发出了一类基于常规半导体工业技术的表面化学处理方法，为调控位于硅材料表面的化学键状态提供了简捷途径。
　　该研究提出了新的表面工程思路，为开发高效、自然界丰富的光催化剂铺筑有效道路，并将拓展人们对化学转化中电荷运动“微观引擎”的控制能力，对高效催化剂的理性设计具有重要推动作用。(刘爱华)
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&中国教育和科研计算机网&&
首页 & 科研发展 & 高校科研 & 成果展示日 星期三 下午 9:14:15
& 湘潭大学　　　　发布时间：湘潭大学太阳能驱动光解水制氢研究有突破
　　近日，罗和安教授领导的湘潭大学化工过程模拟与强化国家/地方联合工程研究中心光催化技术课题组，取得太阳能驱动TiO2光解水制氢研究新突破。相关结果近期发表在英国皇家化学会主办的《能源与环境科学》(Energy
& Environmental Science)上(Energy Environ. Sci., 2014, 7:
1700，Caixian Zhao，Hean Luo，Feng Chen，et al.)。
　　氢能是环境友好的清洁能源。利用太阳能驱动水分解大规模制取氢气，不但有望缓和当今社会日益严重的能源紧张形势，同时也有可能从根本上消除环境污染，被誉为是化学的“圣杯”。实现这一反应的关键是研发既能有效捕获太阳光，又能高效驱动水分解反应的光催化剂。
　　TiO2是研究最为广泛的半导体光催化材料之一。但受禁阻能带宽、量子效率低两大因素制约，太阳能驱动TiO2光解水产氢的效率目前仍然较低。本工作基于“利用光生电荷体相迁移距离短的
TiO2基体及均匀碳包覆的良好协同效应促进光生电荷分离”的思想，设计和制备了“C/TiO2/C”纳米管复合光催化剂
(CTCNT)，将太阳能驱动TiO2基光催化剂的最高产氢效率提高了约 3倍。研究发现：
CTCNT具有优异的促进光生电荷分离、抑制电荷复合的能力，紫外区表观量子率高于95%。并且，CTCNT也具有较好的可见、近红外光响应活性，最小能隙约0.86
eV。在1个太阳强度的模拟太阳光辐照下，光解水产氢速率达到37.6
mmol/h/g催化剂。利用该光催化剂氧化降解多种污染物，同样发现其具有优异的太阳能驱动光催化反应活性，进一步确认了光生电荷体相迁移距离短的TiO2基体及均匀碳包覆的良好协同促进光催化反应机制，从而为理性设计高效太阳能驱动半导体基光催化剂提供了一种新的策略。
　　该项工作得到了国家自然科学基金项目(376199)和湖南省科技计划重点项目()的资助。
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&中国科学院置： 首页 & 科研 & 科研进展
苏州纳米所石墨相碳氮化合物光解水制氢研究取得系列进展&
& 文章来源：苏州纳米技术与纳米仿生研究所
发布时间：&
从太阳能中捕获能量是对环境影响最小，并且能够满足太瓦（Terawatt）级绿色能量需求、缓解能源危机的最直接有效方式。如果能够在半导体材料表面捕集光，在固液界面利用太阳光催化分解水产生氢气，将光能稳定存储为化学能，将会是一种可行、低成本的途径。石墨相碳氮化合物（简称g-C3N4）是具有类石墨烯结构的二维片层状聚合物半导体材料，物质本身只含有地球上富含的碳和氮两种元素，其独特的半导体光催化特性已在太阳能利用上展现出很大的潜力。
近期，中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所陈韦研究员课题组成功利用廉价、环境友好的工业原料尿素，在常压热聚合条件下获得g-C3N4，所制得的黄色粉末在太阳光照射下，具有优良的光催化活性（图1
反应示意图，图2 Nanoscale
期杂志封底报道）。这种方法的优势在于原料常见、单一且便宜，反应条件简单可控易行，且可规模化制备（J. Mater.
Chem. 398）。
在此基础上，课题组进一步深入研究了尿素制得的g-C3N4（简称UCN）的光催化分解水特性和机理。研究发现，UCN在模拟太阳光照下，分解水产生氢气的效率比其他常用化工原料（如硫脲、双氰胺等）制得的g-C3N4高出2-3倍以上（图3
达47.2 μmol/L，Nanoscale, 2012,
4，5300）。对材料的物化性质研究结果显示，UCN的比表面积是其它材料制备的g-C3N4的6倍左右，孔体积达到4倍，表面光照激发后载流子的复合率也更低。其主要原因在于，尿素在热解的过程中生成大量氨气，气体的存在有利于多孔结构的形成。此外，由于尿素中含有氧原子，物质中存在的氢键和较强的C-O键都会降低材料的聚合度，更倾向于形成小片层多孔的高活性光催化材料。
光催化剂除了需要具备高活性，高稳定性也是一个重要的因素。该课题组在研究g-C3N4循环稳定性的过程中发现，当光照在催化剂表面上，光生电子还原水放出氢气，水同时被光生空穴氧化产生过氧化氢（H2O2），H2O2的存在不利于催化活性，但在通入氮气或者将密闭体系敞开在无光照、常压大气等条件下，就能释放材料表面弱键结合的H2O2，自然温和地加速恢复了材料的活性，获得材料的可再生催化特性（图4
Chem. Commun., ),
8826）。可见，尿素制备的多孔g-C3N4光催化活性、稳定性高和表界面功能化途径丰富，在其他领域上同样有很大的应用潜力。
上述工作得到了国家自然科学基金委、中科院以及江苏省自然科学基金委的大力支持。......
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人民网&&科技&&滚动&
日01:01&&&
来源：科技日报&
德研发生物催化剂实现高效储氢
　　科技日报柏林12月18日电
（记者李山）氢不容易存储和运输，这是其作为燃料使用的主要障碍。而德国生物学家发现一种酶，可以用作高效的催化剂将氢气和二氧化碳转换为甲酸，从而找到了一个安全高效的氢气保存方法。相关研究发表在近日的《科学》杂志上。
　　氢气是一种对环境友好的未来替代能源。为了更加容易直接处理氢，人们一直在考虑替代方法，其中之一是使用二氧化碳作为中间存储材料。例如通过催化使氢气与二氧化碳反应生成甲酸，在需要时再通过氧化还原反应，从甲酸中释放出氢气。与气态氢相比，甲酸可以像常规燃料一样被存储和输送。它可以在需要的地方，如燃料电池的反应中才将氢直接释放出来。科学家估计，75升液态甲酸提供的氢气可以让燃料电池汽车行驶约400公里。甲酸甚至可以直接用于电子设备，如移动电话的能源供应。
　　由于二氧化碳的热力学稳定性较高，到目前为止，使其氢化的过程不仅需要较高的温度、压力，还需要化学催化剂。而现在，德国法兰克福大学的生物学家凯·舒赫曼和沃尔克·穆勒在一种名为伍氏醋酸杆菌的细菌中发现了一种酶，可以作为一种高效的生物催化剂，让氢气和二氧化碳在温和条件下就可以快速反应。
　　穆勒说：“这种酶非常具有吸引力，因为它使得高效率的氢存储和释放成为可能。”他们把细菌作为一个整体来利用，设计了一个生物储氢系统，并申请了专利。由于细菌用于能源生产的一个决定性步骤需要钠，因此科学家们可以通过是否供应纳离子来控制反应。此外，通过替代路线设计，反应中产生的一氧化碳可以被回收，这避免了燃料电池被一氧化碳污染而损坏。
(来源:科技日报)http://scitech.people.com.cn/n//c1.html
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科技大观：氢能
电与水之间玄&&&
.日16:22 |&& .人民网
　　德国勃兰登堡州近日建成世界上第一座用氢能源作为电力存储中介的混合能源试点电站。这座电站位于勃兰登堡普伦茨劳市郊，由德国Enertrag公司联合法国道达尔公司以及瑞典大瀑布电力公司合作建成。主体建筑由一座氢能源电解存储站和一座生物质能电热站组成。电站不远处伫立着大型风电机组，单机容量最大可达2兆瓦，产生的电力既可以直接接入电力输送网，又可以用于电站的电解制氢反应。
　　电站的“玄机”在于电解制氢并循环利用氢能源。电解水产生的氢气，通过燃烧驱动发电机，产生的电力继续生成电解水……如此循环往复，可以把氢存储下来。电解站的设计功率为500千瓦，每天能产生大约11千克氢。这些氢气被用于发电，其发电时间和发电量都是可控的—这座电站的设备容量可以在20%—80%之间调节，能在一定程度上弥补风力发电的不稳定性。存储下来的氢还可以卖给氢能源汽车加气站使用。
　　自从德国政府决定退出核能、实施能源转型战略以来，德国出现了能源价格上涨、供电稳定性下降等问题。风能、太阳能等可再生能源虽然环保，但受天气影响较大，需要“靠天吃饭”。高峰时发电量过大，不仅造成浪费还会给电网带来负担；低谷时发电量不足又难以保障基本供给。因此，输送电网扩建和电力存储一直是推进可再生能源发展的瓶颈。勃兰登堡州这一“化电为氢”进行转存的尝试，为电力的本地化存储提供了一种新选择。
　　尽管从理论上说，氢燃料可以直接用于发电，但由于氢燃料马达技术要求较高，目前该混合动力电站采用氢气和沼气混合燃烧马达。为此，氢能源电解存储站旁边建起了一座生物质能热电站。热电站使用农作物秸秆等生物原料，通过发酵产生沼气（同样是不含氮、硫等污染物的清洁能源）。沼气与电解出来的氢气混合燃烧，通过热点机组，产生电能和热能。电能直接输入电网，成为稳定的供电系统。热能一部分用于维持沼气站自身的发酵，另一部分输入附近市镇的供暖系统。
　　作为勃兰登堡州乃至德国的明星工程，这个混合能源试点电站，尤其是其未来推广问题备受关注。但是，电站能源转换效率低下的现实问题一时还难以解决。据Enertrag的技术人员介绍，这套系统利用电能制氢，再将氢重新转化为电能，效率最高只能达到25%，而人们平常使用的蓄电池存储电力的能效大约在70%。另外，建立大规模储氢设备、输送氢气管道的成本都很高。因此，要推广这一试点项目，还有许多障碍需要跨越。来源人民网-《人民日报》)
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&当前位置： OFweek 太阳能光伏网 & 其它 & 正文
太阳能制氢获突破 氢能“上位”见契机
09:41:06 OFweek太阳能光伏网
近日，中科院大连化物所李灿院士领导的研究团队在太阳能制氢研究领域取得多项进展。不仅实现了2.5%的光催化体系世界最高太阳能制氢效率。
关键字太阳能& 氢能&
光电转换&&
　　OFweek太阳能光伏网讯：近日，中科院大连化物所李灿院士领导的研究团队在太阳能制氢研究领域取得多项进展。不仅实现了2.5%的光催化体系世界最高太阳能制氢效率，同时还获得了稳定性最高的Ta3N5太阳能光电化学分解水体系，并在国际上首次提出光电催化空穴储存层概念，为进一步设计构筑高效稳定的太阳能转化体系提供了新的思路和策略。
　　利用取之不尽的太阳能作为制氢的一次能源是理想的能源发展方向。科学家们通过光催化和光电催化，利用太阳能把水分解为燃料电池所必需的氢和氧。然而，过去几十年研究的光催化材料只能利用占太阳光总能量4%的紫外光，使太阳能制氢的广泛应用受到极大限制。如何发展稳定的可见光光催化材料，使之能充分利用占太阳能总能量43%的可见光，成为太阳能分解水制氢技术的一个关键。
　　在国家自然科学基金重大项目和科技部“973”项目的资助下，通过多年的持续攻关，李灿研究团队在光催化和光电催化分解水的可见光研究中取得了重要进展。他们利用助催化剂修饰的BiVO4作为光阳极，在最小偏压下实现了可见光驱动的全分解水反应。并将BiVO4光阳极与硅叠层光阴极耦合，使太阳能制氢效率达到2.5%以上，这是目前该体系的世界最高效率。
　　在进行太阳能光催化分解水研究的同时，该团队也启动了太阳能光电催化分解水的研究。要提高太阳能制氢效率，必须发展宽光谱捕光的窄带隙半导体光阳极，其中具有代表性的是窄带隙半导体Ta3N5材料，其太阳能制氢理论效率可达15%以上，是目前国际太阳能光电催化制氢领域的主攻体系之一。
　　但这一体系易受光腐蚀，解决其稳定性成为该领域的挑战课题。在这项研究工作中，大化所科研人员在光阳极表面组装水铁石(Fh)层、保持光电催化水氧化高效率前提下，发现其体系稳定性可由几分钟延长至数小时，甚至十余小时后也未见明显衰退，这是目前世界上报道的稳定性最高的Ta3N5分解水光阳极体系。
　　科研人员进一步探索发现，Ta3N5表面Fh层具有电容的空穴储存能力，可使半导体Ta3N5材料免于光腐蚀氧化，从而使光阳极的稳定性数量级式提高。藉此，李灿院士领导的太阳能研究团队在国际上提出了光电催化空穴储存层概念，为进一步设计构筑高效稳定的太阳能转化体系提供了新的思路和策略。
　　氢能“上位”，技术是前提
　　占世界能源供给90%的化石燃料在日益枯竭。同时，传统化石能源作燃料造成的全球气候变暖加速、空气质量下降、环境污染加剧等问题也在日益威胁着人类社会的生存与发展。作为一种清洁、高效和资源丰富的新能源，氢能成为未来最理想的能源。而实现氢的规模制备是发展氢能的前提和基础。
　世界各国都为发展氢能做好了规划上的准备。美国已将氢能确定为维系经济繁荣和国家安全的技术之一，各级政府均提供大量资金资助科研机构进行氢能研发;德国国家全资公司NOW公司全权负责该国的氢能燃料电池示范研究;日本则采取了全额投入经费的办法，委托日本经济产业省的全资公司VEDO公司负责管理日本氢能和燃料电池示范项目;欧盟成立了氢燃料和燃料电池技术高级研究小组;我国对于氢能在未来能源体系中将占有重要地位也已形成共识。
　　然而，只有先在制备技术上取得突破，才能真正让氢能造福社会。在目前已有的多种制氢方法中，通过光催化和光电催化，利用太阳能把水分解为燃料电池所必需的氢和氧再加以利用，这种太阳能制氢技术被称为“人类最为理想的技术”，使氢能开发展现出极其广阔的前景，因而它的关注度最高，研发也最为活跃。今天，大连化物所科研人员在太阳能制氢技术上取得了一系列的进展，站在了该领域的世界研究前沿，他们所取得的每一点进展，都在使我们距离氢能的大规模开发利用更近一步。
　　太阳能制氢主要途径
　　氢能是一种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其他途径转换成氢能，即太阳能制氢，其主要方法如下：
太阳能电解水制氢电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高(75%~85%)，但电耗大。用常规电来制氢，从能量利用看，得不偿失。
太阳能热分解水制氢将水或水蒸气加热到3000K以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度，一般不采用这种方法制氢。
太阳能热化学循环制氢在水中加入一种或几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物可循环使用。其存在的主要问题是中间物的还原，即使按99.9%~99.99%还原，也还要作0.1%~0.01%的补充，这将影响氢的价格，并造成环境污染。
太阳能光化学分解水制氢这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，需在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长波光能的吸收，利用光化学反应制氢。日本研究人员曾设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢流程，每小时可产氢97升，效率达10%左右。
太阳能光电化学电池分解水制氢1972年，日本科研人员制造的太阳能光电化学电池在太阳光照射下，同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果被认为是太阳能技术上的一次突破，但其制氢效率很仅0.4%，只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光，且电极易受腐蚀，至今尚未达到实用要求。
太阳光络合催化分解水制氢1972年以来，科学家发现三联吡啶钌络合物的激发态具有电子转移能力，并从络合催化电荷转移反应，提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂，它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结，并通过一系列偶联过程，最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟，研究工作正在继续进行。
生物光合作用制氢40多年前科研人员发现，绿藻在无氧条件下经太阳光照射可以放出氢气;后来又发现许多藻类在无氧环境中都有光合放氢作用。由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够，目前藻类放氢的效率很低，要实现工程化产氢还有相当大的距离。
& 责任编辑：Elvin来源： 中国化工报
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搜狗&& 美国科研人员称氢燃料电池技术取得突破
日09:26新华网
[导读]美国科研人员已经找到一种提取和存储氢的化学方法。这种方法可以完成从硼烷氨中提取气态氢，再将气态氢转化为硼烷氨进行存储的完整过程。这是在氢能存储领域取得的突破性进展，具有实用意义。
美国科研人员在新一期《美国化学学会杂志》上称，他们已研发出一种安全、有效提取和存储氢的方法，为推广使用氢燃料电池扫除障碍。负责研发这项技术的美国南加州大学助理教授特拉维斯-威廉姆斯31日在接受新华社记者电话采访时说：“我们已经找到一种提取和存储氢的化学方法。这种方法可以完成从硼烷氨中提取气态氢，再将气态氢转化为硼烷氨进行存储的完整过程。这是在氢能存储领域取得的突破性进展，具有实用意义。”
硼烷氨是一种无毒化合物，含氢量高。今年早些时候，威廉姆斯的研究团队已研发出从硼烷氨中提取气态氢的方法，但缺点是释放的氢不足够多，而且一旦释放出氢后，就很难再对其进行循环使用。
现在，威廉姆斯及其同事以硼烷氨为核心开发出一种催化剂体系，可以释放足够多的氢，从而使其成为有效的氢能来源。与以硼氢化物和金属氢化物为核心的催化剂体系不同的是，这种催化剂体系在空气中性质稳定，重量轻，而且可重复使用。
目前，研究人员正在申请相关技术的专利。威廉姆斯预测说：“不久的将来，小到摩托车，大到飞机，均可应用此项技术。”
氢燃料电池不释放碳，被认为是一种环保产品。随着石油资源日益稀少、价格日趋昂贵，世界各国科学家很早就已开始探索利用氢研制化石能源替代品的方法。但气态氢难以储存和运输。目前，市场上应用的车用氢燃料电池一般使用高压或低温的存储方式，不仅代价高昂，也存在安全隐患。“如果汽车中装着一满罐（气态氢），一旦发生事故，存储设备损毁，那可就有大麻烦了，”威廉姆斯说。返回腾讯网首页&&
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科学家发明基于有机材料储氢方法 更简单环保
日11:36科技日报刘霞
[导读]科学家们介绍了一种基于甲酸盐和碳酸盐的简单储氢方法，新方法不会排放出二氧化碳，非常环保。
　　氢气一直被认为是未来可持续发展能源经济的发展载体，因此，科学家们一直在殚精竭虑地寻找实用且安全的储氢方法，尽管取得了一定的进步，但迄今为止，科学家们还没有找到一种能广泛应用并能满足工业需求的有效途径。
　　据报道，在最新一期德文版的《应用化学》杂志上，科学家们介绍了一种基于甲酸盐和碳酸盐的简单储氢方法，新方法不会排放出二氧化碳，非常环保。
　　实用的储氢材料要求能在常温常压下吸收和释放氢气，在尽可能小的空间内容纳尽可能多的氢气，并能快速释放出满足人们用量的氢气。金属氢化物罐虽能存储大量氢气，但其昂贵又笨重，而且只能在高温或极低温度下操作。
　　在有机储氢材料中，除了对甲烷和甲醇，科学家们还一直对甲酸和甲酸盐制造氢气的能力深感兴趣。然而，使用这些储氢材料面临的一个基本问题是，当氢气释放出来时，如何将产生的二氧化碳隔离开来。
　　现在，德国莱布尼兹研究所的研究员马提亚-贝勒领导的科研团队成功地使用一种特殊的、能加速氢气释放和吸收的催化剂钌，建立了一个可逆的没有二氧化碳的储氢循环。在该系统内部，无毒的甲酸盐会释放出氢气，产生的二氧化碳则以碳酸氢盐的形式被“捕捉”起来，形成一个密闭的碳循环。碳酸氢盐是很多天然石头的组成部分，也被广泛地用做泡打粉或果子露。
　　贝勒表示，新的储氢方法有很多优势。首先，同二氧化碳相比，无害的固态碳酸氢盐更容易处置，且很容易被存储和运送。其次，固态碳酸氢盐易溶于水，得到的碳酸氢盐溶液也能通过使用催化剂转变为甲酸盐溶液，而且，这种反应对环境的要求比形成甲烷或甲醇对环境的要求更低。
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美国研制一种人造酶 让以水制氢更快更便宜
来源：科技日报&&&
本报讯（刘霞）据英国广播公司（BBC）8月12日（北京时间）报道，美国科学家在8月12日出版的《科学》杂志上撰文表示，他们研制出了一种人造酶，与天然酶相比，能将制氢化学反应的速度加快10倍，最新研究有望加速制氢过程并降低成本。
氢是一种“多才多艺”的能量载体，可从风能、太阳能、生物质等多种能源中获取并应用于很多方面，氢能利用过程的关键是先将电能变成化学能存储起来，然后按照需求将其释放。但现在科学界面临的主要问题是，如何使制氢反应快速且便宜地发生以便实现规模化。
在任何有电的地方（在家也可以），人们都可以用水来制造氢气，再使用一块燃料电池又可以将氢变回电，所得到的副产品只有水。不过，燃料电池需要一个催化剂来加速将氢变成水和电的化学反应，铂在这方面表现良好，但铂非常昂贵而且稀少。
早在10多亿年前，有些微生物就能利用便宜且储量丰富的镍和铁制造一种天然酶。后来人们发现这种天然酶可完成氢能与电能的转化。而美国科学家最新研制出一种人造酶，其性能比天然酶更加优异。实验表明，在以水制氢这一复杂的化学反应中，新人造酶的表现相当亮眼，反应速度是使用天然酶的10倍，每秒钟能制造出10万个氢分子。
该研究的合作者、美国能源部西北太平洋国家实验室的科学家莫瑞斯·布洛克表示：“这种镍基催化剂真的非常给力。”尽管这种酶的催化效率更高，但目前，如果想对这一过程进行大规模推广，仍需耗费大量电能。然而，作者在论文中写道：“实验结果强调了分子催化剂在制氢过程中的巨大潜能。”科学家们表示，如果我们能使用铁和镍研制出人造酶，整个过程将会更便宜，我们有望制造出更便宜的氢。
(刘霞)http://scitech.people.com.cn/h//c0910078.html?prolongation=1
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