研究人员使用阳光有用从水中别离氧分子 使氢气出产更简略

几十年来，为出产出清洁动力氢气，全球的研讨人员一直在寻觅运用太阳能发生要害反响的办法，行将水分子分化为氢和氧，可是大多以失利告终，因为成功的办法往往本钱太高，下降本钱后又功能欠安。据外媒报导，德克萨斯大学奥斯汀分校（The University of Texas at Austin）的研讨人员找到了一种低本钱办法，即运用阳光有用地从水中别离氧分子。该办法可处理此化学反响方程式的一半，且相关研讨已发表于期刊《Nature Communications》。

（图片来历：德克萨斯大学奥斯汀分校）

早在20世纪70年代，研讨人员就在研讨运用太阳能发生氢气的或许性。可是，因为无法找到具有可以有用履行要害化学反响的设备，以及其所需的归纳资料，该办法一直无法成为干流办法。

科克雷尔学院电气与计算机工程系（Cockrell School's Department of Electrical and Computer Engineering）教授Edward Yu表明：“实验成功需求可以很好地吸收阳光，一起在发生水分化反响时不会降解的资料。事实证明，在水分化反响所需的条件下，长于吸收阳光的资料往往不安稳，而安稳的资料往往对阳光的吸收能力又较差。这些要求彼此对立，因而研讨人员有必要做出权衡。但经过将多种资料，即硅等有用吸收阳光的资料和二氧化硅等供给杰出安稳性的资料结合到一个设备中，就可以很好地处理上述问题。”

可是，这也带来了另一个应战，即在硅中吸收阳光所发生的电子和空穴有必要可以轻松地穿过二氧化硅层。这一般要求二氧化硅层的厚度仅为几纳米，但这一起又会下降其维护硅吸收剂免于降解的有用性。

获得打破的要害在于选用一种经过厚二氧化硅层创立导电途径的办法，然后可以下降本钱，并完成大批量出产。为了完成这一方针，Yu及其团队首要运用了一种用于制作半导体电子芯片的技能。经过用铝薄膜涂覆二氧化硅层，然后加热整个结构，构成彻底桥接二氧化硅层的纳米级铝“尖峰”阵列。之后，这些资料还可以容易被镍或其他有助于催化水分化反响的资料所代替。

当遭到阳光照耀时，这些器材可以有用地氧化水然后构成氧分子，一起还会在独自的电极上发生氢气，并在长期运转情况下表现出超卓的安稳性。因为制作这些设备所选用的技能是一般用于半导体电子产品制作的技能，因而会易于扩展以进行大规模出产。

现在，该团队已提交暂时专利申请，以将该技能商业化。改进氢气的生成办法是使其成为可行燃料来历的要害。当时大多数氢气出产是经过加热蒸汽和甲烷发生的，但这在很大程度上依赖于化石燃料并会发生碳排放。

（图片来历：德克萨斯大学奥斯汀分校）

跟着不断推进“绿色氢”的开展，即运用更环保的办法生成氢气，简化水解反响十分要害。氢气质量共同，有潜力成为重要的可再生资源。现在，氢气已在重要工业进程中发挥了要害作用，并已开端使用于汽车行业。关于远程货车运送而言，燃料电池十分具有远景，而氢气技能或许更利于储能，可以在条件成熟时贮存剩余的风能和太阳能。

展望未来，该团队将尽力经过进步反响速率来进步水分化中氧气部分的功率。现在，研讨人员的下一个首要应战将转移到反响方程式的另一半。Yu称：“咱们将首要处理反响的氧侧问题，这一部分更具应战。可是你需求一起进行析氢和析氧反响以彻底割裂水分子，因而咱们下一步将使用这些主意来制作反响氢部分的设备。”