生物質高值化光催化反應研究(2/3)

近年來環保意識抬頭，能源轉型迫在眉睫。再生能源的使用比例逐年提高，能源效率必須提升。歐洲國際能源總署公佈的技術藍圖：氫和燃料電池報告中明白揭露2050年氫和燃料電池將是關鍵低碳技術。以綠色製程的角度來看，氫氣的產生也必須從非化石資源。然而直接使用光電極分解水產生氫氣與氧氣，氧氣的生成端是速率決定步驟。本計劃提出的構想便是在光陽極進行選擇性氧化反應，將生質物(Biomass)轉化成具有經濟價值的化學品，作為工業前驅物；光陰極則是進行水的還原反應產生氫氣。此設計可提高產氫效率同時增加反應系統的附加價值。不過目前的光電化學反應系統仍受限於光觸媒材料的光吸收度較低，光生載子的再結合率高，觸媒-電解質界面的反應速率慢等問題，造成太陽能轉換化學能的效率偏低，無法與既有技術競爭。此計畫之構想便是分別優化光陽極與光陰極，能帶設計匹配生物質轉化的氧化還原電位，有系統探討選擇性氧化反應關鍵參數，預計三年內完成的項目如下：1. 優化光陽極與光陰極，噴塗法製備n型(光陽極)與p型(光陰極)半導體光吸收層，吸收層的保護膜，以及輔觸媒裝載。2. 載子傳輸機制探討，電化學分析(EIS/IMPS/IMVS)傳輸阻抗，時間解析光譜分析載子傳輸動力。3. 建構原位、即時的分析系統4. 選擇性氧化反應機制探討，建立反應動力學模型。