浦项工科大学研究团队利用微波技术，显著降低了清洁制氢过程中的温度需求，该技术通过微波能量驱动化学反应，将制氢关键材料的还原温度降至600℃以下，比传统方法降低了60%以上，并替代了75%的热能需求。此外，微波技术还能在数分钟内快速产生氧空位，这在传统方法中需要数小时。这项研究不仅提高了制氢效率，还为开发新型微波驱动化学过程材料奠定了基础，有望实现更可持续、经济的氢能生产。

🔬 微波技术大幅降低制氢温度：研究团队利用微波能量，将制氢关键材料的还原温度从传统热化学方法的1500°C以上降至600°C以下，降低了60%以上，显著减少了能源消耗。

⚡️ 微波替代热能，提高能源效率：微波技术替代了制氢反应所需的75%热能，使得制氢过程更节能环保，且更具商业可行性。

⏱️ 微波快速生成氧空位：传统方法需要数小时才能在材料中形成氧空位，而微波技术仅需几分钟就能在600℃以下快速生成，大大提高了制氢效率。

🧪 揭示微波驱动反应机理：研究团队通过热力学模型，深入了解了微波驱动反应的机制，为进一步优化微波驱动化学过程提供了科学依据。

浦项工科大学的一个研究小组开发出了一项突破性技术，利用微波克服了清洁制氢的关键难题。 在 Gunsu S. Yun 教授和 Hyungyu Jin 教授以及博士候选人 Jaemin Yoo 和 Dongkyu Lee 的领导下，该团队还揭示了这一创新工艺背后的科学机制。

他们的研究成果被《材料化学杂志A》（Journal of Materials Chemistry A）作为封面内页（见上图）刊登，代表着向更可持续的能源解决方案迈出了重要一步。

随着全球逐渐摒弃化石燃料，清洁氢因其零碳排放而成为一种前景广阔的替代能源。 然而，目前的制氢方法面临着巨大的障碍。 传统的热化学技术使用金属氧化物进行氧化还原反应，需要极高的温度，有时甚至高达 1500°C （约 2700 华氏度）。 这使得该工艺能源高度密集、成本高昂，且难以推广使用。

为了应对这些挑战，POSTECH 团队求助于一种人们熟悉但却未得到充分利用的能源："微波"[1]能，与家用微波炉使用的能源相同。 虽然微波通常与加热食物联系在一起，但它也能有效地推动化学反应。 研究人员证明，微波能将掺钆铈（CeO2 ）--制氢的基准材料的还原温度降至600℃（约1100华氏度）以下，将温度要求降低了60%以上。 值得注意的是，微波能替代了反应所需的 75% 的热能，这在可持续制氢方面是一个突破。

微波作用下氧气释放示意图（左）和相应的氧气释放与吸收图（右）。 资料来源：POSTECH

另一项关键进展在于"氧空位"的产生，[2] 氧空位是材料结构中的缺陷，对于将水分离成氢至关重要。 传统方法通常需要在极高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 （约 1100°F ）的温度下，仅用几分钟就取得了相同的结果。 热力学模型进一步验证了这一快速过程，为了解微波驱动反应的机理提供了宝贵的信息。

Hyungyu Jin 教授说："这项研究有可能彻底改变热化学制氢技术的商业可行性。 它还将为开发优化微波驱动化学过程的新材料铺平道路。 引入以微波为动力的新机制并克服现有工艺的局限性，是我们研究团队跨学科密切合作取得的重大成就。"

注释

微波 - 频率在 300 MHz 至 300 GHz 之间的电磁波。 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--材料中缺少一个氧原子，留下一个空位的状态。 这种空位可在增强电子流或化学反应性方面发挥关键作用。

编译自/ScitechDaily