三层材料分离电荷来促进绿色氢生产

　　瑞典林雪平大学（Linköping University）的研究人员表示，当使用三层新材料的组合时，从水中产生氢的化学反应的效率提高了几倍。从水中产生的氢是一种很有前途的可再生能源——特别是如果氢是利用阳光产生的。

　　从2035年起，欧盟将禁止生产新的汽油和柴油汽车。电动马达有望在汽车中变得越来越普遍，但它们并不适用于所有类型的交通工具。

　　林雪平大学副教授Jianwu Sun领导了这项发表在《美国化学学会杂志》上的研究，他说：“乘用车可以有电池，但重型卡车、轮船或飞机不能使用电池来储存能量。对于这些交通工具，我们需要找到清洁和可再生的能源，而氢是一个很好的候选者。”

　　林雪平大学的研究人员正在开发一种材料，可以利用阳光中的能量从水（H2O）中产生氢（H2）。

　　该研究小组此前已经证明，一种名为立方碳化硅（3C-SiC）的材料具有促进水分解反应的有益特性。该材料可以有效地捕获太阳光，使其中的能量可以通过光化学水裂解反应用于制氢。

　　在他们目前的研究中，研究人员进一步开发了一种新的复合材料。这种新材料由三层组成：一层立方碳化硅，一层氧化钴和一种有助于分解水的催化剂材料。

　　Jianwu Sun说：“这是一个非常复杂的结构，所以我们在这项研究中的重点是了解每一层的功能，以及它如何帮助提高材料的性能。这种新材料将水分解成氢的性能是纯立方碳化硅的8倍。”

　　当阳光照射到这种材料上时，就会产生电荷，然后用来分解水。在开发这种应用材料时面临的一个挑战是防止正电荷和负电荷再次合并并相互中和。

　　在他们的研究中，研究人员表明，通过将一层立方碳化硅与另外两层结合，这种被称为Ni(OH)2/Co3O4/3C-SiC的材料更能分离电荷，从而使水的分解更有效。

　　今天，“灰色”氢和“绿色”氢之间存在着区别。市场上几乎所有的氢都是由一种叫做天然气或化石气的化石燃料产生的“灰色”氢。生产一吨“灰色”氢气会导致多达10吨的二氧化碳排放，从而导致温室效应和气候变化。“绿色”氢是利用可再生电力作为能源来生产的。

　　林雪平大学研究人员的长期目标是能够仅使用来自太阳的能量来驱动光化学反应以产生“绿色”氢。目前正在开发的大多数材料的效率在1%到3%之间，但对于这种绿色氢技术的商业化目标是10%的效率。

　　与目前使用的可再生电力生产氢气相比，使用太阳能完全驱动反应将降低生产“绿色”氢的成本。

　　Jianwu Sun推测，研究团队可能需要大约5到10年的时间才能开发出达到令人垂涎的10%极限效率的材料。

　　（素材来自：Linköping University 全球氢能网、新能源网综合）