几十年来，为了生产清洁能源氢气，世界各地的研究人员一直在寻找利用太阳能产生关键反应的方法，即将水分子分解为氢气和氧气。但大部分都以失败告终，因为成功的方法往往成本过高，降低成本后性能不佳。据国外媒体报道，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现了一种低成本的方法，可以通过太阳光有效地从水中分离出氧分子。这种方法可以解化学反应方程式的一半，相关研究已经发表在《自然通讯》杂志上。
(来源:奥斯汀德克萨斯大学)
早在20世纪70年代，研究人员就在研究利用太阳能生产氢气的可能性。但由于找不到能有效进行关键化学反应的设备和所需的综合材料，这种方法始终没有成为主流方法。
科克雷尔大学科克雷尔学校电气和计算机工程系教授于扬说:“实验的成功需要能够很好地吸收阳光并且在水分解时不会降解的材料。事实证明，在水分解反应所需的条件下，善于吸收太阳光的材料往往不稳定，而稳定的材料往往吸收太阳光较差。这些要求是矛盾的，所以研究者必须做出平衡。然而，通过将多种材料，即有效吸收阳光的材料如硅和提供良好稳定性的材料如二氧化硅结合到一个器件中，可以很好地解决上述问题。”
然而，这也带来了另一个挑战，即硅中吸收太阳光产生的电子和空穴必须能够容易地穿过二氧化硅层。这通常要求二氧化硅层的厚度仅为几纳米，但同时这将降低其保护硅吸收剂免于降解的有效性。
突破的关键在于采用一种通过厚二氧化硅层创造导电通路的方法，可以降低成本，实现量产。为了实现这一目标，俞和他的团队首先使用了一种制造半导体电子芯片的技术。通过用铝薄膜涂覆二氧化硅层，然后加热整个结构，形成了完全桥接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或其他有助于催化水分解反应的材料替代。
当暴露在阳光下时，这些器件可以有效地氧化水形成氧分子，同时在单个电极上产生氢气，并在长期运行下表现出优异的稳定性。因为用于制造这些器件的技术通常用于制造半导体电子产品，所以将易于扩展用于大规模生产。
目前，该团队已经提交了临时专利申请，将该技术商业化。改进氢气的产生方式是使其成为可行的燃料来源的关键。目前，大多数氢气生产是通过加热蒸汽和甲烷进行的，但它在很大程度上依赖于化石燃料，并将产生碳排放。
(来源:奥斯汀德克萨斯大学)
随着“绿色氢气”的发展，即使用更环保的方法产生氢气，简化水解反应非常重要。氢具有独特的品质，有潜力成为重要的可再生资源。目前，氢气在重要的工业过程中发挥了关键作用，并已应用于汽车工业。对于长途卡车运输，燃料电池很有前景，氢技术可能更有利于储能，条件成熟时可以储存多余的风能和太阳能。
展望未来，该团队将努力通过提高反应速率来提高氧气分解水的效率。目前，研究人员的下一个主要挑战将转移到反应方程式的另一半。于说:“我们会先解决反应的氧端，这个更有挑战性。但是你需要同时进行析氢和析氧反应才能完全分裂水分子，所以下一步我们会应用这些想法来制作与氢反应的装置。……几十年来，为了生产清洁能源氢气，世界各地的研究人员一直在寻找利用太阳能产生关键反应的方法，即将水分子分解为氢气和氧气。但大部分都以失败告终，因为成功的方法往往成本过高，降低成本后性能不佳。据国外媒体报道，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现了一种低成本的方法，可以通过太阳光有效地从水中分离出氧分子。这种方法可以解化学反应方程式的一半，相关研究已经发表在《自然通讯》杂志上。
(来源:奥斯汀德克萨斯大学)
早在20世纪70年代，研究人员就在研究利用太阳能生产氢气的可能性。但由于找不到能有效进行关键化学反应的设备和所需的综合材料，这种方法始终没有成为主流方法。
科克雷尔大学科克雷尔学校电气和计算机工程系教授于扬说:“实验的成功需要能够很好地吸收阳光并且在水分解时不会降解的材料。事实证明，在水分解反应所需的条件下，善于吸收太阳光的材料往往不稳定，而稳定的材料往往吸收太阳光较差。这些要求是矛盾的，所以研究者必须做出平衡。然而，通过将多种材料，即有效吸收阳光的材料如硅和提供良好稳定性的材料如二氧化硅结合到一个器件中，可以很好地解决上述问题。”
然而，这也带来了另一个挑战，即硅中吸收太阳光产生的电子和空穴必须能够容易地穿过二氧化硅层。这通常要求二氧化硅层的厚度仅为几纳米，但同时这将降低其保护硅吸收剂免于降解的有效性。
突破的关键在于采用一种通过厚二氧化硅层创造导电通路的方法，可以降低成本，实现量产。为了实现这一目标，俞和他的团队首先使用了一种制造半导体电子芯片的技术。通过用铝薄膜涂覆二氧化硅层，然后加热整个结构，形成了完全桥接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或其他有助于催化水分解反应的材料替代。
当暴露在阳光下时，这些器件可以有效地氧化水形成氧分子，同时在单个电极上产生氢气，并在长期运行下表现出优异的稳定性。因为用于制造这些器件的技术通常用于制造半导体电子产品，所以将易于扩展用于大规模生产。
目前，该团队已经提交了临时专利申请，将该技术商业化。改进氢气的产生方式是使其成为可行的燃料来源的关键。目前，大多数氢气生产是通过加热蒸汽和甲烷进行的，但它在很大程度上依赖于化石燃料，并将产生碳排放。
(来源:奥斯汀德克萨斯大学)
随着“绿色氢气”的发展，即使用更环保的方法产生氢气，简化水解反应非常重要。氢具有独特的品质，有潜力成为重要的可再生资源。目前，氢气在重要的工业过程中发挥了关键作用，并已应用于汽车工业。对于长途卡车运输，燃料电池很有前景，氢技术可能更有利于储能，条件成熟时可以储存多余的风能和太阳能。
展望未来，该团队将努力通过提高反应速率来提高氧气分解水的效率。目前，研究人员的下一个主要挑战将转移到反应方程式的另一半。于说:“我们会先解决反应的氧端，这个更有挑战性。但是你需要同时进行析氢和析氧反应来完全分裂水分子，所以我们下一步会应用这些想法来制作与氢反应的装置。”
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