“研究人员利用阳光比较有效从水中分离氧分子 使氢气生产更简单”

盖亚克几十年来生产清洁能源的氢，世界的研究者一直在探索利用太阳能产生重要反应的方法。 也就是说，将水分子分解为氢和氧，但大多以失败告终。 成功的方法是因为价格太高，降低价值成本后，性能差。 据外国媒体报道，德克萨斯大学奥斯汀分校( the university of texas at austin )的研究人员发现了一种廉价的方法，即利用太阳光从水中比较有效地分离氧分子。 这种做法可以处理这个化学反应方程的一半，相关研究已经发表在期刊《网络通讯》上。

(图片来源:德克萨斯大学奥斯汀分校)

20世纪70年代，研究利用太阳能产生氢的可能性。 但是，由于找不到能够比较有效地执行重要化学反应的设备及其所需的综合材料，这种方法不会成为主流。

学院电气与计算机工程系( cockrell school'； sdepartmentofelectricalandcomputerengineering (教授edward yu说:“实验要成功，需要能够充分吸收太阳光，在发生水解反应时不分解的材料。 研究表明，在水分解反应所需的条件下，能很好吸收阳光的材料往往不稳定，稳定的材料吸收阳光的能力往往很低。 这些要求相互矛盾。 因为这个研究者必须做出权衡。 但是，将硅等比较有效地吸收阳光的材料和二氧化硅等稳定性好的材料结合在一个装置中，可以很好地处理上述问题。 ”

但是，这带来了另一个挑战。 也就是说，硅吸收太阳光产生的电子和空孔需要简单地穿过二氧化硅层。 这一般需要二氧化硅层的厚度只有几纳米，但这也降低了保护硅吸收剂免受分解的比较有效性。

取得突破的关键是通过使用在较厚的二氧化硅层中制作导电路径的方法，降低价值成本，实现大量生产。 为了实现这一点，yu及其团队首先采用了制造半导体电子芯片的技术。 用铝薄膜涂布二氧化硅层，然后加热整个结构，形成完全交联二氧化硅层的纳米级铝“尖峰”阵列。 之后，这些材料可以很容易地被镍和其他催化水分解反应的材料取代。

在阳光照射下，这些器件可以比较有效地氧化水形成氧分子，另外在另一个电极上产生氢气，在长期运行时表现出很好的稳定性。 制造这些装置所使用的技术是半导体电子产品的制造中普遍使用的技术，因此容易为大规模生产进行扩展。

目前，小组正在为将该技术商业化提交临时专利申请。 改进氢气的生成方法是使之成为可行的燃料源的关键。 目前，氢气生产大多通过加热蒸汽和甲烷产生，但这在很大程度上依赖化石燃料，产生碳排放。

(图片来源:德克萨斯大学奥斯汀分校)

随着“绿色氢气”的迅速发展，即以更加环保的方法生成氢气，简化水解反应显得非常重要。 氢气质量独特，有可能成为重要的可再生资源。 目前氢气已经在重要的工业过程中发挥了重要的作用并开始应用于汽车领域 虽然燃料电池对长途卡车运输很有前景，但氢技术有利于储存，在条件成熟时有可能储存额外的风能和太阳能。

展望未来，该团队将通过提高反应速度来努力提高水解中氧气部分的效率。 目前，研究者下一个首要挑战将转移到反应方程的另一半。 yu先生说:“首先处理反应的氧气方面的问题，但这部分更难。 但是，为了使水分子完全分裂，氢和氧的分解反应是必要的，也必须这样做。 这是因为在下一步中，我们将应用这些想法来制造使氢气发生反应的部分的装置。 ”