分享好友 天南地北首页 网站导航

如果催化剂以很低的成本把水分解成氧气和氢气,人类能摆脱能源问题吗?

网友发布 2023-07-18 23:14 · 头闻号仪器机械

先说结论:不能。

催化剂只能加速化学反应的发生,但是不能改变化学反应的热力学性质。由于把水分解成氧气和氢气是一个从低能量状态到高能量状态的过程,因此把水分解必须要能量的输入。

目前常见的分解水的方法有哪些呢?热解法、电解法和光催化法。

热解法就是直接加热,让水分解为氢气。这个反应能够发生的温度非常高,需要上千摄氏度,给水加热本身就需要能量的输入。工业上有所谓的水煤气变换反应,这是将水和甲烷混合加热,最后能产生二氧化碳和氢气。这个反应的温度能在几百度发生。不过这个反应的实质是用高能量的甲烷弥补水分解的需要的能量,因为甲烷本身包含丰富的化学能。

电解法是很常见的制备氢气的方法。这就是中学反应,通过对电极加一个电压,让水分别在阴阳极分解为氢气和氧气。这个过程需要电能的输入。根据热力学第二定律,这个反应输入的电能能量总量必然是大于产生的氢气的能量。因此这是一个亏本的买卖,不过也很有前途。因为如果我们能通过可再生能源获取电能,那么我们就能得到绿色的氢气。

唯一不需要我们付出太多代价的就是光催化的方法。通过加入催化剂,在光照的情况下,利用太阳能将水分解为氢气。这个过程仍然是需要能量输入,只不过这时的直接能量是太阳能,我们不需要输入其他的能量。不过太阳能的能量密度太低了,我们从光催化中获取氢气的能量不会比太阳光的能量高。

虽然看起来光催化获取氢气的方法能够解决掉很大一部人类的能量需求,不过除了使用催化剂加快反应速度外,还有别的问题。比如光分解水得到的氢气和氧气是混在一起的。如果要使用氢能的话,还需要将它们分离,气体分离也需要消耗额外的能量。目前利用太阳能最佳的路径还是用太阳能电池直接发电。

综上,催化剂不能完全解决人类能源的问题。

合成光催化剂为什么要加表面活性剂

实验中,存在阳极光电效应所引起的反向电流和暗电流(即无光照射时的电流),测得的电流实际上是包括上述两种电流和由阴极光电效应所产生的正向电流三个部分,所以当反向电压加到一定值后,光电流会出现负值。

合成光催化剂为什么要加表面活性剂

应该是改性问题吧~~~

奈米二氧化钛的改性方法很多, 近年来,人们主要从以下两个方面入手,提高 TiO2光催化剂的光谱

响应范围和光催化效率。

其一是通过掺杂等手段降低 TiO2的禁频宽度,增加其吸收波长。主要采用的方法有: 1)掺杂过渡金属: 金属离子掺杂可在半导体表面引入缺陷位置或改变结晶度,成为电子或空穴的陷阱而延长寿命;2)表面光敏化:将光活性化合物化学吸附或物理吸附于催化剂表面从而扩大激发波长范围, 增加光催化反应的效率; 3)表面螯合及衍生作用: 含硫化合物、OH-和乙二胺四乙酸 (EDTA )等螯合剂能影响一些半导体的能带位置,使导带移向更负的位置。

其二是加入电子俘获剂,使光生电子和空穴有效分离,降低 e-和 h+的复合速率, 主要采用的方法有: 1)贵金属沉积: TiO2 表面沉积适量的贵金属, 有利于光生电子和空穴的有效分离以及降低还原反应(质子的还原、溶解氧的还原)的超电压, 大大提高了催化剂的活性, 研究最多的为 Pt的沉积, 其次Ag 、Pd和 Nb等金属的掺杂也能降低 TiO2 的带隙能; 2)复合半导体: 不同金属离子的配位及电负性不同而产生过剩电荷, TiO2与半导体复合后增加半导体吸收质子或电子的能力, 从而提高催化剂的活性。在二元复合半导体中, 两种半导体之间的能级差能使电荷有效分离; 3)电子捕获剂: 加入O2、H2O2和过硫酸盐等电子捕获剂, 可以捕获光生电子,降低 e-与 h+的复合机率, 从而提高光催化效率。

合成氨为什么要加催化剂?

催化剂跟分子轨道扯上什么关系了?

催化剂是改变了反应的经过途径,降低了反应需要的启用能,使反应更容易发生。分子轨道是描述一个分子的电子分布的。两者没有关系。

乳化剂是表面活性剂吗

是的,表面活性剂多数同时起到乳化剂的作用

乳化剂就是表面活性剂吗?

由于各种表面活性剂的HLB值不同,可以应用于分散/乳化/表面清洁等等.

使油与水混合成为均匀液体的表面活性剂在功能上称为乳化剂, 具体有油包水(W/O)或水包油(O/W)两种, 前者水是不连续内相,油是连续外相. 后者相反.

化工表面活性剂和药品表面活性剂等同吗?

化工原料与医药用原料不是等同的,因为药品所含物质需要为人体服用,要求更高,需要经过严格的动物实验、人体试验证实确实对人体无害才允许应用,普通化工原料用于药品,危害极大。

表面活性剂与乳化剂的关系?

表面活性剂的一种应用就是作乳化剂,所以这个问题从哲学角度分析就是,整体和部分的关系,整体不是部分的简单加合,所以表面活性剂还可以做别的,部分有整体的部分功能,所以表面活性剂可以做乳化剂。

表面活性剂

这个问题问的很不地道?怎么选择的意思是什么,你又不告诉我你要怎样的表面活性剂我哪能告诉你怎么选择呢?好吧我只有猜测一下你的意图了。

首先你要明白什么是表面活性剂,它是一种能显著降低表面张力的物质,而表面活性剂的分类可分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂,离子型表面活性剂又可分为阳离子型表面活性剂和阴离子表面活性剂,若表面活性剂是阴离子型的,它就不能和阳离子型的物质混合使用,否则会产生沉淀,这就是选择表面活性剂需要注意的地方。

还有就是HLB,看你是要应用哪一种表面活性剂 是水包油还是油包水的,HLB越大亲水性越强,这也是一种选择的方法。

生物表面活性剂与化学表面活性剂有什么区别

生物表面活性剂是利用微生物发酵生产的产品,主要原材料都是天然可降解的(比如植物油),再利用物理提取工艺提纯而得。

化学表面活性剂都是采用化工合成制得。

两者除原料、生产工艺不同外,化工表面活性剂可以根据需要生产出想要的结构,并且纯度会很高。而生物表面活性剂一般是混合结构,只能按大类生产出来。效能上各有所长,都有表面性能不错的品种。环保上生物表面活性剂要好的多,生态毒性低、100%可降解。价格上化学表面活性剂有优势。品类选择上生物表面活性剂相对较少,目前工业化产品好像只有槐糖脂和鼠李糖脂,而化学表活剂多了去了。

aeo7是乳化剂还是表面活性剂

又是乳化剂,也是表面活性剂。

主要起乳化作用的表面活性剂称为乳化剂。

就是说乳化剂是表面活性剂中的一种,乳化剂都是表活,表活不一定都是乳化剂。

免责声明:本平台仅供信息发布交流之途,请谨慎判断信息真伪。如遇虚假诈骗信息,请立即举报

举报
反对 0
打赏 0
更多相关文章

收藏

点赞