摘要：通过利用微波能量，该团队将反应温度降低了 60% 以上，使氢气生产更加高效和可持续。一项关键突破是快速产生氧空位，这对于将水分解成氢至关重要，而且只需几分钟而不是几小时。

科学家们发现了一种利用微波生产清洁氢气的突破性方法，大大降低了传统方法所需的极端热量。

通过利用微波能量，该团队将反应温度降低了 60% 以上，使氢气生产更加高效和可持续。一项关键突破是快速产生氧空位，这对于将水分解成氢至关重要，而且只需几分钟而不是几小时。

利用微波彻底改变氢气生产方式

浦项科技大学的一个研究小组开发了一项突破性技术，克服了使用微波清洁生产氢气的关键挑战。该团队由 Gunsu S. Yun 教授和 Hyungyu Jin 教授以及博士生 Jaemin Yoo 和 Dongkyu Lee 领导，还揭示了这一创新工艺背后的科学机制。他们的研究成果刊登在《材料化学 A 杂志》的封面内页 ，代表着朝着更可持续的能源解决方案迈出了重要一步。

随着世界逐渐摆脱化石燃料，清洁氢气因其零碳排放而成为一种有前途的替代品。然而，目前的氢气生产方法面临着重大障碍。传统的热化学技术使用金属氧化物氧化还原反应，需要极端温度——有时高达 1,500°C (~2,700°F)。这使得该过程能耗高、成本高，难以大规模应用。

微波：氢的意外能源

为了应对这些挑战，浦项科技大学团队转向了一种熟悉但未得到充分利用的能源：“微波” ，即家用微波炉使用的能源。虽然微波通常用于加热食物，但它也能有效地推动化学反应。研究人员证明，微波能可以将掺钆二氧化铈 (CeO 2 )（制氢的基准材料）的还原温度降低到 600℃ (~1,100°F) 以下，将温度要求降低 60% 以上。值得注意的是，微波能取代了反应所需 75% 的热能，这是可持续制氢的一个突破。

另一项关键进展在于“氧空位”的产生，这是将水分解成氢所必需的材料结构缺陷。传统方法通常需要在极高的温度下花费数小时才能形成这些空位。POSTECH 团队利用微波技术，在低于 600°C (~1,100°F) 的温度下仅用几分钟就取得了同样的结果。这一快速过程通过热力学模型得到进一步验证，为微波驱动反应的机制提供了宝贵的见解。

商业可行性的变革者

Hyungyu Jin 教授表示：“这项研究有可能彻底改变热化学制氢技术的商业可行性。它还将为开发针对微波驱动化学过程优化的新材料铺平道路。”Gunsu Yun 教授补充道：“引入一种由微波驱动的新机制并克服现有工艺的局限性是重大成就，这得益于我们研究团队的密切跨学科合作。”

笔记

微波 —频率范围为 300 MHz 至 300 GHz 的电磁波。它们通常用于在无线通信、雷达系统和微波炉中传输能量或加热材料。

氧空位 —材料中缺少氧原子的状态，留下空位。这种空位在增强电子流动或化学反应性方面起着关键作用。

这项研究得到了Circle基金会的创新科学技术计划、科学和信息通信技术部的中期职业研究员计划、浦项科技大学基础科学研究所以及贸易、工业和能源部的支持。

来源：老李的科学课堂