“电子熵增强了水分解”

研究人员早就知道铈是将水分解为氢和氧时的最佳元素。 这是以氢气为燃料制造的关键技术。 但是，铈为什么如此成功，还不是很理解。

目前，由chris wolverton领导的西北大学团队发现，电子在电子壳内不同状态之间转换时产生的铈电子熵是其成功的根本原因。 这个发现有助于更好地利用铈的熵分解水分的技术。

西北麦考密克工程学院材料科学与工程学教授wolverton说:“要使水的分裂足够快、实用，需要大量的熵。 明确了铈对熵来说是魔法。

这项研究由美国能源部支持，最近在《国家通讯》上发表。 wolverton研究小组的博士后shahab naghavi担任了这篇论文的第一作者。

20世纪70年代以来，研究人员一直在炫耀氢经济的潜力，其中氢代替汽油为地面运输提供燃料。 燃烧时，氢气的唯一副产品是水，比化石燃料替代品更环保、节能。 但是，纯氢气在地球大气中非常罕见。

我怎么才能得到氢气呢？ 沃尔顿问。 现在必须燃烧碳氢化合物，但会产生二氧化碳。

水(或蒸汽)的分裂变干净，高效产生足够的纯氢，使氢经济成为真正的可能性。 为了从氧气中分离氢气，利用了太阳辐射和氧化铈或二氧化铈产生的热量。 用太阳光将二氧化铈从000℃加热到500℃，会发生引起氢气分解的一系列反应。

wolverton和其他人都知道熵是使这种反应成为可能的关键，但找不到铈熵的来源。 很多人认为熵是由混合氧和热引起的振动引起的，wolverton说。 但我发现这是不同的来源，不是你想的那样。

为了驱动水的分解使化学反应成功，氧化物中的铈需要得到电子。 那个单一电子生成了大量的熵。

wolverton解释说，如果电子存在于多个位置，就会产生电子熵。 电子可以从一个状态转换到另一个状态，电子秤产生混乱，产生熵。

铈元素族被称为稀土元素，自然拥有越来越多的电子状态，电子可以在其周围移动。 wolverton的团队计算了所有17种稀土的电子熵，发现铈含量最高。

很久以前我们就知道铈对水分裂有好处，但不知道为什么，wolverton说。 我们现在部分知道为什么，这为未来的工作开辟了可能性。

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