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水分子振荡分解制氢

2019/10/15 15:37:072010

据http://www.laboratoryequipment.com/报道，洛桑联邦理工学院（EPFL）研究人员在研究天然气重整制氢时通过激光来控制水分子的特定类型振动，从而实现对水分子离解过程的研究。

Rainer Beck 和 P. Morten Hundt 的实验室 天然气重整制氢对清洁能源和农业的发展都至关重要，重整过程需要水和催化剂镍（Ni），水分子与甲烷（CH₄）分子附着在催化剂表面，催化离解成原子态，再重新结合成氢气（H₂）和一氧化碳（CO）。先前的研究集中在甲烷分子的离解，由于实验的限制，很少有人对水的离解进行研究。EPFL的Rainer Beck 和 P. Morten Hundt在科学杂志（Science）上发表的论文里提出一种新的方法，借助激光确定水分子特定类型的振动是如何影响水分子的离解过程，实验结果用来优化水分子离解的热力学模型，指导催化剂的设计。 Rainer Beck表明，水分子的离解在很大程度上依赖于内部的氢原子和氧原子之间的振动。在分子内部，原子不是静态的，而是以不同方式振动。水分子中，两个氢原子可以像剪刀做剪式振动，也可以一起伸展，对称拉伸或不对称拉伸。控制不同类型的振动，是研究水分子在温和条件下离解能力的关键。如果采用传统的加热方式，在激发水的自由度的同时，也增加了动能，所有的水分子将以更高的速度轰击催化剂表面。该团队采用镍作催化剂，使用激光来精确控制水分子的激发，选择性地激发一种类型的振动来研究一个特定的能量状态。激光增加了水分子的能量，达到了水分子在镍表面断键的能量点，这一能量点被称作过渡状态，表示水分子准备离解，理想情况下，在水分子击打镍表面之前，就会按照预先选定的振动方式来断键，实现离解。