激光直接水分解装置

免催化剂同步产H₂与H₂O₂

一种无需任何催化剂、在常温常压下通过激光诱导空化气泡实现水整体分解的装置，可同时生成氢气和过氧化氢，且产物自然分离。

Yan, Bo · Cao, Weiwei · Cai, Biao · 李胤午 · Zeng, Zhiping · 刘璞 · Ke, Zhuofeng · 孟胜 · Ouyang, Gang · 杨国伟

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2024

参数信息

光氢转化效率

2.1 %

产氢速率

2.2 mmol/h

过氧化氢产率

65 µM/h

反应面积

1 mm²

实际反应时间

0.36 ms/h

空化气泡峰值温度

10^4 K

空化气泡冷却速率

10^10 K/s

技术优势

无需催化剂

激光诱导空化气泡产生的高温高压微环境直接驱动水分解，避免了复杂催化剂的使用。

产物自然分离

气泡破裂时氢气释放，而过氧化氢留在水中，无需额外分离步骤。

产率可观

在微小反应面积(1 mm²)和极短实际反应时间(0.36 ms/h)内仍达到2.2 mmol/h产氢和65 µM/h产过氧化氢。

应用场景

• 绿氢生产：用激光直接分解水，省去催化剂和重整步骤，降低绿氢成本。
• 现场制氢装置：装置结构简单，可现场产氢，无催化剂和高压储运设施。
• 分布式燃料生产：小规模反应面积即可产氢，适合分布式部署在用电端。
• 无催化水分解：激光诱导空化气泡提供反应条件，彻底摆脱催化剂依赖。