一个跨学科团队创造了一项革命性技术，解决了利用微波生产清洁氢气的重大挑战。他们还阐明了这一新过程背后的机制。
该研究团队由教授
Gunsu S. Yun 领导，包括来自物理系先进核工程专业的博士生 Jaemin Yoo，教授 Hyungyu Jin 和来自机械工程系的博士生 Dongkyu Lee。这个 POSTECH 研究团队提出了一种变革性技术，克服了微波辅助清洁氢气生产中的显著障碍。他们的工作在《材料化学期刊》A 中作为 封面专题文章 展示，代表了可持续能源探索的重大进展。
随着社会逐渐摆脱化石燃料，清洁氢气因其零碳排放而被认定为未来能源解决方案的首选。然而，目前的氢气生产方法面临重大挑战。传统的热化学方法依赖于金属氧化物的氧化还原，要求极高的温度——高达 1500°C。这些过程能耗高、成本昂贵且难以扩展，带来了实际的限制。
为了解决这些问题，POSTECH 研究人员探索了一种熟悉但常被忽视的能源来源：微波能量1，这与微波炉中使用的能量相同。虽然微波通常与烹饪相关，但它们也能够有效刺激化学反应。团队表明，微波能量可以将减少掺钆的铈（CeO2）这一氢气生产关键材料所需的温度降低至 600°C 以下，温度要求降低超过 60%。令人惊讶的是，微波能量能够代替反应所需的 75% 热能，标志着可持续氢气制造的重大里程碑。
另一个重要突破是“氧缺陷”2的开发，这些结构缺陷对将水分解为氢气至关重要。传统方法通常需要在非常高的温度下耗时数小时来生成这些缺陷，而 POSTECH 团队利用微波技术在短短几分钟内以低于 600°C 的温度取得了类似的结果。通过热力学模型进一步证实了这一快速过程，揭示了微波驱动反应背后的机制。
教授 Hyungyu Jin 指出：“这项研究可能改变热化学方法生产氢气的商业可行性。同时，也将促进为微波驱动的化学过程量身定制新材料的创建。”教授 Gunsu Yun 评论道：“揭示一种由微波驱动的新机制，并克服当前过程的限制代表了重大的里程碑，这一切都得益于我们跨学科团队的强大合作。”
本研究得到了 Circle Foundation 创新科学与技术项目、科学技术信息通讯部中期研究者项目、POSTECH 基础科学研究院以及贸易、工业和能源部的支持。
注释：
1. 微波
微波是频率在 300 MHz 到 300 GHz 之间的电磁波。这些波常用于在无线通信、雷达和微波炉烹饪等应用中传递能量或加热材料。
2. 氧缺陷
该术语指的是材料中缺少一个氧原子的状态，形成一个空位。这个缺陷可以显著增强电子移动或化学反应性。
