材料利用微波辐射改善从水中生产氢气

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　　一个研究小组开发出了一种材料设计，可以改进利用微波辐射从水中获取氢气的过程。该过程允许从可再生电能中获取氢气，从而避免氢气生产过程中的二氧化碳排放。
　　该研究的重点是通过氧化还原循环显著提高绿色氢气的生产，在氧化还原循环中，材料吸收和释放水中的氧气，稳定地将其与氧气分离。由于设计和使用了具有对微波辐射作出反应的氧化还原特性的材料，所开发的工艺可以从可再生电能中获得绿色氢气。氧化还原化学循环的基础是在感应电磁场的存在下，不同元素的原子之间电子的转移，从而使该过程电气化。
　　微波在氧化还原过程的电气化方面提供了独特的优势，例如无需接触即可供应电能，并且循环温度急剧降低（从1300℃降至400℃），这也降低了获取H2过程的复杂性并最大限度地提高了能源效率。
　　这项工作的主要创新之处在于对决定工艺性能的材料特性进行了详尽的研究。为材料设计奠定了基础，以定制氧气和氢气的生产，并根据所需应用调整材料的通电状态。此外，已经证明可以通过高度受控的快速脉冲过程提取氧气。
　　“我们应用微波的腔体或腔室的设计，以及对这些材料上的辐射过程的控制，对于充分利用微波技术的独特优势至关重要。近年来，由于其快速可扩展性和高能效，这项技术已在众多工业应用中得到证实，”瓦伦西亚理工大学信息与通信技术研究所所长 Jose Manuel Catalá 解释道。
　　研究过程中，详细研究了引入基质材料（二氧化铈）的不同掺杂剂对氢气生产的影响，以调整与微波辐射的相互作用以及由此产生的激发材料的特性。“随后，我们研究了这种材料的氢气生产能力以及控制该过程的机制，这将有助于未来的材料设计，”Manuel Serra 说。
　　该项发表在《先进能源材料》杂志上的研究表明，为增强氢而设计和使用的材料坚固而稳定。