美國科學家實現光伏制氫技術新沖破

據外媒報道，科學家們首次研發了一種能夠有效吸收陽光的單分子，而且該分子還可以作為一種催化劑，將太陽能轉化為氫氣，而氫氣可作為清潔的燃料替代品，用于燃油汽車。該種新分子可以從整個可見光光譜中收集能量，與目前的太陽能電池相比，可以多利用50%的太陽能。這一發現可以幫助人們擺脫對化石燃料的依靠，轉向使用不會對氣候造成影響的能源。

該研究團隊由美國俄亥俄州立大學(The Ohio State University)化學與生物物理動力學中心主任兼化學教授Claudia Turro領導。Turro表示："我們的想法是利用太陽光子，將其轉化為氫氣。簡而言之，我們利用來自陽光的能源，并將其存儲在化學鍵中，以便日后使用。"光子是陽光的基本粒子，蘊含能量。

研究人員首次證明，可以從太陽光的整個可見光光譜(包括低能量紅外光譜，也是太陽光光譜的一部分，往日很難收集該光譜的能量)中收集能量，并迅速且有效地將其轉化成氫氣。氫氣是一種清潔燃料，在使用過程中不會萌生碳或二氧化碳。

Turro表示："該理念得以實現是因為該系統能夠讓該分子處于激發狀態，吸收光子，并存儲兩個電子，以制造氫氣。在一個由兩個光子萌生的分子中存儲兩個電子，并合成制氫，這一做法前所未有。"

將太陽能轉化為汽車燃料首先要利用一種機制收集能量，再將此類能量轉化為燃料，而轉化要一種稱為"催化劑"(能夠加速化學反應)的東西，讓太陽能轉化為氫氣等可使用的能源。

往日的研究大多數是嘗試收集紫外線等較高能量波長的陽光，再將此類太陽能轉化為氫氣。Turro表示，少數依賴單分子去收集能量的研究也非常低效，部分原由在于無法從整個可見光光譜中收集能量，而無法做到這一點的原由在于催化劑本身降解得很快。

Turro的研究小組發現了要怎么樣用一個分子(元素銠的一種形式)制造催化劑，從而可以損失更少的能量。研究小組找到了辦法，可以收集從紅外線到紫外線整個可見光光譜的能量。該研究小組設計的系統與之前和紫外線光子工作的單分子系統相比，效率提高了24倍以上。

在該項研究中，研究人員用LED燈照射含有活性分子的酸性溶液，發現制出了氫氣。Turro表示："該辦法可行的原由是該分子很難被氧化。"

Turro表示，在該研究小組將成果使用于實際世界之前，還有很多工作要完成。銠是一種稀有金屬，以銠為原料制造催化劑的成本較高。目前，該研究小組正致力于改進該分子，使其能夠在更長的時間段內制造氫氣，并致力于利用更便宜的材料制造催化劑。

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