在一项可能导致大规模生产未来燃料的重大进展中，一组印度科学家开发了一个大型反应堆，该反应堆使用阳光和水等可持续来源生产大量氢气。
这是第一次以具有成本效益的方法大规模生产氢气。一位高级官员说，尽管世界各地的科学家都在努力寻找可再生能源解决方案来生产氢气，但纳米科学与技术研究所 (INST) 科学家的成就将为在长期可持续的过程中生产氢气铺平道路。科学技术部。
印度已经制定了到 2030 年实现 450 GW 可再生能源的目标。实现这一目标的最经济方式之一是通过光催化分解水大规模生产氢气。“这是满足不断增长的可再生能源需求的长期持久解决方案，也是一个将长期造福社会的低成本经济过程。因此，科学家们为实现这一目标所做的重大努力是最必要和紧迫的，”开发这种光催化转换器的 INST 科学家团队负责人 Kamalakannan Kailasam 博士说。
他的团队开发了一个原型反应器，可以在自然阳光下运行，以更大规模地生产氢气(8 小时约 6.1 升)。为此，他们使用了地球上丰富的化学物质氮化碳作为催化剂。
“许多研究人员使用基于复杂金属氧化物/氮化物/硫化物的异质系统多次尝试该过程，但很难大量复制。INST 团队在氮化碳中采用了低成本的有机半导体，可以使用更便宜的前体(如尿素和三聚氰胺)轻松制备公斤级的有机半导体，”科技部一位高级官员说。
当阳光照射在该半导体上时，会产生电子和空穴。电子还原质子以产生氢，而空穴被一些称为牺牲剂的化学试剂消耗。如果空穴没有被消耗，那么它们将与电子重新结合。这项工作得到了DST Nano Mission NATDP项目的支持，相关文章近日发表在《清洁生产杂志》上，团队正在申请该技术的专利。
INST 团队一直在光催化分解水以产生氢气这一领域开展工作已有一段时间了。“能源危机和不断威胁的气候危机促使我们致力于通过光催化水分解这种有前途的制氢方式。氮化碳中具有不同有机基团的稳定性和化学灵活性促使我们致力于研究这些具有成本效益的有机半导体材料，以实现可持续的制氢，”Kamalakannan 博士说。
INST 团队从实验室规模的过程开始，通过大型原型反应器开发光催化剂和氢气生产的批量规模。反应器大约 1 平方米，光催化剂以面板的形式涂覆，保持水流。在自然阳光照射下，会产生氢气并通过气相色谱进行量化。除了氢气的纯度、水分捕集器和气体分离膜外，该团队还在利用有效的日照时间优化氢气生产，以便与燃料电池联用。
以这种方式产生的氢气可以以多种形式使用，例如通过偏远部落地区的燃料电池发电、氢气炉和为小型设备供电等。最终，它们可以为变压器和电动汽车供电，这是正在进行的长期研究目标。
