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清大研發神奇奈米天線 高效率將水轉為潔淨氫能

清華材料所教授嚴大任(中)帶領博士生沛維翠(左)及江叡涵(右)研究, 皆登上國際頂尖期刊。圖/清大提供
清華材料所教授嚴大任(中)帶領博士生沛維翠(左)及江叡涵(右)研究, 皆登上國際頂尖期刊。圖/清大提供

用「水」發電,把水轉為乾淨無汙染的氫能,是全球能源學者的夢想。國立清華大學材料所嚴大任教授團隊突破過去水分解效率太低的限制,利用電漿子奈米天線搭配雙層水分解催化劑二硫化鉬,把產生氫能的效率提升了近30倍。

這項重要研究成果登上國際頂尖能源期刊「前瞻能源材料」(Advanced Energy Materials),並被選為封面。

氫能源是潔淨能源,過去主要以電解海水的方式取得,成本較高,近年逐漸改用光反應來分解水,但仍碰到效率難以提升的瓶頸,全球科學家們都想找到成本低、效率高的水分解催化劑。

清華材料所教授嚴大任指導博士生沛維翠、蘇東盛等完成「電漿子奈米天線搭配雙層二硫化鉬實現高效率析氫反應」論文,與傳統只用二硫化鉬催化相比,析氫效率提升近30倍。

嚴大任解釋,奈米天線在捕捉到光之後,會產生電漿子共振。電漿子是金屬表面自由電子集體震盪的行為,當兩個金屬之間的距離僅有奈米尺度時,該電子集體震盪會加強電場,就可捕捉更多的光,產生更高效率的析氫反應。

「就像吃了菠菜的大力水手卜派。」嚴大任解釋,電漿子奈米天線與雙層二硫化鉬的搭配就像菠菜與變身前的卜派,一旦結合在一起,就能變成超人,產生高效率的析氫反應。

嚴大任說明,提升析氫反應效率有兩大關鍵,第一是奈米天線經過優化設計後,可產生超強的的四極間隙電漿子;其次是使用大面積的二硫化鉬材料,有利於商業化。這項研究未來將往量產、商業化發展,實際投入綠能產業。

清華材料所嚴大任教授團 隊用「奈米天線」找出更高效率產氫的方法,登上國際頂尖能源期刊Advanced 。圖/Energy Materials
清華材料所嚴大任教授團 隊用「奈米天線」找出更高效率產氫的方法,登上國際頂尖能源期刊Advanced 。圖/Energy Materials

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