蓋世汽車訊 幾十年來，為生產出清潔能源氫氣，全球的研究人員一直在尋找利用太陽能發生關鍵反應的方法，即將水分子分解為氫和氧，然而大多以失敗告終，因為成功的方法往往成本太高，降低成本后又性能不佳。據外媒報道，德克薩斯大學奧斯汀分校（The University of Texas at Austin）的研究人員找到了一種低成本方法，即利用陽光有效地從水中分離氧分子。該方法可解決此化學反應方程式的一半，且相關研究已發表于期刊《Nature Communications》。

（圖片來源：德克薩斯大學奧斯汀分校）

早在20世紀70年代，研究人員就在研究利用太陽能產生氫氣的可能性。但是，由于無法找到具有能夠有效執行關鍵化學反應的設備，以及其所需的綜合材料，該方法始終無法成為主流方法。

科克雷爾學院電氣與計算機工程系（Cockrell School's Department of Electrical and Computer Engineering）教授Edward Yu表示：“試驗成功需要能夠很好地吸收陽光，同時在發生水分解反應時不會降解的材料。事實證明，在水分解反應所需的條件下，善于吸收陽光的材料往往不穩定，而穩定的材料往往對陽光的吸收能力又較差。這些要求相互矛盾，因此研究人員必須做出權衡。但通過將多種材料，即硅等有效吸收陽光的材料和二氧化硅等提供良好穩定性的材料結合到一個設備中，就可以很好地解決上述問題。”

然而，這也帶來了另一個挑戰，即在硅中吸收陽光所產生的電子和空穴必須能夠輕松地穿過二氧化硅層。這通常要求二氧化硅層的厚度僅為幾納米，但這同時又會降低其保護硅吸收劑免于降解的有效性。

取得突破的關鍵在于采用一種通過厚二氧化硅層創建導電路徑的方法，從而可以降低成本，并實現大批量生產。為了實現這一目標，Yu及其團隊首先使用了一種用于制造半導體電子芯片的技術。通過用鋁薄膜涂覆二氧化硅層，然后加熱整個結構，形成完全橋接二氧化硅層的納米級鋁“尖峰”陣列。之后，這些材料還可以輕易被鎳或其他有助于催化水分解反應的材料所替代。

當受到陽光照射時，這些器件可以有效地氧化水從而形成氧分子，同時還會在單獨的電極上產生氫氣，并在長時間運行情況下表現出出色的穩定性。由于制造這些設備所采用的技術是通常用于半導體電子產品制造的技術，因此會易于擴展以進行大規模生產。

目前，該團隊已提交臨時專利申請，以將該技術商業化。改善氫氣的生成方式是使其成為可行燃料來源的關鍵。當前大多數氫氣生產是通過加熱蒸汽和甲烷發生的，但這在很大程度上依賴于化石燃料并會產生碳排放。

（圖片來源：德克薩斯大學奧斯汀分校）

隨著不斷推動“綠色氫”的發展，即使用更環保的方法生成氫氣，簡化水解反應非常關鍵。氫氣品質獨特，有潛力成為重要的可再生資源。目前，氫氣已在重要工業過程中發揮了關鍵作用，并已開始應用于汽車行業。對于長途卡車運輸而言，燃料電池電池非常具有前景，而氫氣技術可能更利于儲能，能夠在條件成熟時儲存多余的風能和太陽能。

展望未來，該團隊將努力通過提高反應速率來提高水分解中氧氣部分的效率。目前，研究人員的下一個主要挑戰將轉移到反應方程式的另一半。Yu稱：“我們將首先解決反應的氧側問題，這一部分更具挑戰。但是你需要同時進行析氫和析氧反應以完全分裂水分子，因此我們下一步將應用這些想法來制造反應氫部分的裝置?！?/p>

返回第一電動網首頁 >