| dbo:abstract
|
- Die Photokatalytische Wasserspaltung beschreibt den Prozess, in dem Photonen direkt genutzt werden, um Wasser elektrochemisch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzutrennen. Die Reaktion zählt zur künstlichen Photosynthese und lässt sich vereinfacht wie folgt beschreiben: Methoden zur Gewinnung von Wasserstoff werden bei einem Übergang zu einer auf erneuerbaren Energien basierenden Wasserstoffwirtschaft an Bedeutung gewinnen. Der Vorteil der Photokatalyse gegenüber anderen Techniken wie der Elektrolyse besteht darin, dass Ladungstrennung und Spaltung des Wassers von einem Material an der gleichen Grenzfläche durchgeführt werden kann, wodurch Übertragungsverluste minimiert werden können und Material gespart werden kann. Seit der Entdeckung der photokatalytischen Wasserspaltung am Halbleiter TiO2 im Jahre 1972 durch Akira Fujishima und , versucht sich eine Vielzahl an Wissenschaftlern an der Weiterentwicklung geeigneter Materialien. Neben der Synthese von Wasserstoff werden auch speicherfreundlichere Energieträger mit höherer Volumensenergiedichte, wie z. B. Wasserstoffperoxid untersucht. Aktuelle Forschungen zielen darauf ab, die nötige Energie der Photonen, die bei A. Fujishima und K. Honda im UV-Bereich lagen, in den Bereich des sichtbaren Lichts zu verschieben. Dazu müssen vor allem Verluste reduziert werden, die an den Grenzflächen zwischen Katalysator und Wasser entstehen. Ein weiteres großes Problem stellt die Zersetzung des Katalysators unter Beleuchtung dar. (de)
- Le craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau H2O en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène H2 et oxygène O2, selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 H2O + 4 hν ⟶ 2 H2 + O2, l'énergie minimale des photons incidents étant E = hν > 1,23 eV. Une telle réaction a été décrite pour la première fois en 1972 pour des longueurs d'onde inférieures à 190 nm. L'énergie minimale pour cliver une molécule d'eau à 1 atm et 25 °C étant 1,23 eV à pH nul, les photons utilisables ont une longueur d'onde ne pouvant dépasser 1 008 nm, ce qui correspond à l'infrarouge proche. Cette réaction fortement endothermique nécessite de grandes quantités d'énergie. Ce procédé de production d'hydrogène reste expérimental et l'hydrogène produit commercialement est issu principalement du gaz naturel. L'intérêt de la photocatalyse, comparée à d'autres techniques de production d'hydrogène par craquage de l'eau telles que l'électrolyse, est sa simplicité théorique requérant un catalyseur, des photons d'au moins 1,23 eV, et d'eau. Par rapport aux systèmes en deux étapes de production d'électricité photovoltaïque suivie d'électrolyse de l'eau, la conversion du rayonnement solaire en hydrogène par photocatalyse permet par exemple d'envisager l'utilisation de photocatalyseurs en suspension dans l'eau pour y produire directement l'hydrogène. En pratique cependant, la réaction utilise des dopants dans le photocatalyseur, avec des cocatalyseurs pour optimiser les performances du système, et requiert une tension d'électrode supérieure à 1,23 V, généralement dans la plage de 1,6 à 2,4 V, en raison probablement des pertes de conduction et de l'intensité de liaison des réactifs sur les photocatalyseurs. L'un des photocatalyseurs les plus connus est le dioxyde de titane TiO2, qui est également le premier à avoir été identifié. Le dioxyde de titane est généralement utilisé avec un cocatalyseur tel que le platine pour améliorer le taux de production d'hydrogène. La plupart des semiconducteurs qui ont une structure de bandes convenant au craquage de l'eau absorbent plutôt les longueurs d'onde dans l'ultraviolet. Afin qu'ils absorbent les longueurs d'onde du spectre visible, il est nécessaire de réduire la largeur de leur bande interdite. Dans la mesure où leur bande de conduction est assez proche du potentiel de référence pour la formation de l'hydrogène, il est préférable de modifier leur bande de valence pour la rapprocher du potentiel de formation de l'oxygène. Les photocatalyseurs sont susceptibles de se dégrader et de favoriser la recombinaison des porteurs aux conditions de fonctionnement. La dégradation du catalyseur est un problème avec les photocatalyseurs à sulfure tels que le sulfure de cadmium cdS car le sulfure y est oxydé en soufre aux mêmes potentiels que ceux utilisés pour cliver les molécules d'eau. De tels photocatalyseurs ne sont donc pas viables sans réactif sacrificiel qui compense les pertes en sulfure. La recombinaison des paires électron–trou nécessaire à la photocatalyse peut survenir avec n'importe quel catalyseur et dépend des défauts et de la surface du catalyseur ; il est par conséquent souhaitable d'avoir la meilleure qualité cristalline possible afin d'éviter les recombinaisons dans les défauts. (fr)
- Photocatalytic water splitting is an artificial photosynthesis process using photocatalysis for the dissociation of water (H2O) into hydrogen (H2) and oxygen (O2). Only light energy (photons), water, and a catalyst(s) are needed, since this is what naturally occurs in natural photosynthetic oxygen production and CO2 fixation. Hydrogen fuel production using water and light (photocatalytic water splitting), instead of petroleum, is an important renewable energy strategy. (en)
- 光催化水分解（英語：photocatalytic water splitting）是在光化學電池中進行光催化的人工光合作用過程，以人造或自然光將水分解成氫氣和氧氣。理論上，僅需要光能（光子）、水和觸媒等。這個主題是許多研究的重點，但是到目前為止，還沒有任何技術可以商業化。 隨著公眾對全球暖化認識的提高，氫燃料（一種清潔燃燒的燃料）生產受到了越來越多的關注。人們正在研究諸如光催化水分解等方法來。水分解利用水是一種廉價的可再生資源，因此具有特殊的前景。光催化水分解具有使用觸媒和陽光從水中產生氫的簡便性。 (zh)
|
| rdfs:comment
|
- Photocatalytic water splitting is an artificial photosynthesis process using photocatalysis for the dissociation of water (H2O) into hydrogen (H2) and oxygen (O2). Only light energy (photons), water, and a catalyst(s) are needed, since this is what naturally occurs in natural photosynthetic oxygen production and CO2 fixation. Hydrogen fuel production using water and light (photocatalytic water splitting), instead of petroleum, is an important renewable energy strategy. (en)
- 光催化水分解（英語：photocatalytic water splitting）是在光化學電池中進行光催化的人工光合作用過程，以人造或自然光將水分解成氫氣和氧氣。理論上，僅需要光能（光子）、水和觸媒等。這個主題是許多研究的重點，但是到目前為止，還沒有任何技術可以商業化。 隨著公眾對全球暖化認識的提高，氫燃料（一種清潔燃燒的燃料）生產受到了越來越多的關注。人們正在研究諸如光催化水分解等方法來。水分解利用水是一種廉價的可再生資源，因此具有特殊的前景。光催化水分解具有使用觸媒和陽光從水中產生氫的簡便性。 (zh)
- Die Photokatalytische Wasserspaltung beschreibt den Prozess, in dem Photonen direkt genutzt werden, um Wasser elektrochemisch in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzutrennen. Die Reaktion zählt zur künstlichen Photosynthese und lässt sich vereinfacht wie folgt beschreiben: (de)
- Le craquage de l'eau par photocatalyse est l'utilisation de photons suffisamment énergétiques pour craquer les molécules d'eau H2O en les clivant de manière électrochimique afin de produire hydrogène H2 et oxygène O2, selon une réaction chimique qui s'écrit simplement : 2 H2O + 4 hν ⟶ 2 H2 + O2, l'énergie minimale des photons incidents étant E = hν > 1,23 eV. (fr)
|
