太陽能取代傳統熱化學半導體製造  打破光觸媒效率

編譯/高晟鈞

目前儘管Covid-19大流行時期已經過去,但造成的經濟產業鏈的破損仍在延續。由於半導體的生產需求快速增長,其中一種名為過氧化氫的關鍵化學品的穩定供應也受到影響。

太陽能取代傳統熱化學半導體製造  打破光觸媒效率。示意圖/123RF

過氧化氫是半導體生產的重要化學物質,主要用於消毒、氧化和治漿。目前過氧化氫的製造主要是利用熱化學法,在高溫高壓下使用昂貴的稀有金屬鈀作為反應的催化劑。這項方式會消耗大量能源,並引發各式環境問題,包含了爆炸風險與溫室氣體的排放。

儘管,這個問題與風險顯而易見,也有許多展現了低能耗與低碳排放的生產方式,但大多效率不佳,因此迫切開發具有環保、高效率的技術是現在的首要目標。日前,韓國團隊的Dong Ki Lee博士的研究團隊開發了一項利用陽光生產新技術,利用光催化工藝取代了熱化學法對高溫高壓能量的需求。

舊的熱化學過程中,蒽醌類有機分子透過不斷的氧化還原生成過氧化氫。基於這個理論,研究團隊設計出一種有機溶液,並在其加入光觸媒作為催化劑。結果,他們發現光催化劑在有機溶液的氧化還原能力大幅提升,大大增加了過氧化氫的生產效率;並且有機溶液本身也可以通過吸收光能,並通過光化學反應產生過氧化氫。

實驗過程中,利用太陽能作為主要能量來源,取得了超過產業標準達5倍的過氧化氫生產效率。這項技術通過光觸媒和光化學兩種反應的協同作用,實現了1.1%的太陽能—化學轉化效率,打破了世界最高的光觸媒效率(0.61%)。

這項研究證明了,不必犧牲反應效率,也可以透過例如陽光等更環保的低碳技術生產出高濃度的核心工業原料。作者表示,未來會將這項技術更好地完善化,並將其很好地商業化。

資料來源:Phys.org

瀏覽 336 次

覺得不錯的話就分享出去吧!

發佈留言

Back to top button