太阳能水分解是产生清洁能源的重要手段
发布日期：2020/9/14
水已经是人类生活中至关重要的组成部分，但是科学家们发现水还有另一种用途-作为清洁燃料的来源。它包含两个氧原子和一个氢原子-后者尤其受欢迎，因为它易于存储并拥有大量能量，因此是一种越来越受欢迎的能源。这促使德国研究人员开发了用于人造光合作用过程的半导体纳米颗粒。的阿尔法伽利略文章报道，这些催化剂允许水通过使用太阳能的被分割为它的组成成分的原子。
光合作用是从水中获取氢燃料的最清洁方法之一。然而，生物学和人工形式都不能有效地产生大量能量。将阳光转化为可用能量的复杂过程由许多更简单的子过程组成。碰巧这些子过程可能相互阻塞，从而降低了光合作用的效率，甚至破坏了整个过程。为了提高人工光合作用的效率，来自路德维希-马克西米利安斯-慕尼黑大学(LMU)的研究团队提出了首个与所有相关过程兼容的催化系统。(相关：新技术使科学家能够从活细菌中产生能量。)
人工光合作用试图从水中产生氢燃料
该研究发表在科学杂志《自然》上，该研究解释说，光合作用通过光驱动的反应分裂水分子。人工版本使用人造等效物进行自然光催化反应。半导体纳米粒子在人工光合作用中充当光催化剂。这些微小的粒子可以捕获光子，以用作该过程的电源。纳米粒子吸收光子后，会释放出两个不同的粒子：带负电的粒子称为电子，而带正电的粒子称为“空穴”。当它与水分子接触时，电子会将其还原为氢。
同时，空穴触发氧化过程，从而产生氧气。这些颗粒必须在它们各自的半反应期间保持分开。否则，它们将再次合并。
LMU研究人员Jacek Stolarczyk博士解释说，大多数由水生产氢气的方法都会添加试剂。这些化学物质将尽快消除孔洞。但是，这些孔对于水氧化至关重要。必须存在它们才能完成水分解过程。面临的挑战是确保两个半反应都针对相同的粒子并同时发生。在所有这些期间，带相反电荷的粒子一定不能重新结合。更复杂的是，许多半导体容易受到氧化。它们与带正电的孔接触将被破坏，这将破坏水的预期氧化。
来源：生物帮
