Illustration: Technion-Israel Institute of Technology

以色列和意大利科學家已經開發出一種將太陽能轉化為氫燃料的可再生能源技術，據報道，這項技術正處于“實用”可行性的門檻邊緣。

這項新的太陽能技術將提供一種可持續的方式，將水和陽光轉化為燃料電池的可儲存能源，而所儲存的電力可以并入電網，也可用于由燃料電池驅動的卡車、火車、汽車、輪船、飛機或工業流程。

海法以色列理工學院化學副教授Lilac Amirav說：“可以把這項研究看作是一種人工光合作用。”（如果能擴大規模，這項技術最終將成為“太陽能工廠（solar factories）”的基礎，在這些工廠中，太陽能集熱器陣列將水分解成氫氣燃料，以及一種或多種其他工業化學品。）

Amirav說：“我們（從）一種與太陽能電池板非常相似的半導體開始研究。”但是，他們研究的不是利用太陽光釋放電子電流的光電路線，而是利用太陽光有效地、經濟地從水分子中剝離氫。

迄今為止最大的障礙是氫和氧一旦分裂就很容易再結合，也就是說，除非能在反應中引入催化劑，使水的兩個組成元素彼此分離。

因此，Amirav及其同事開發了一種棒狀納米顆粒，長50-60納米，直徑只有4.5納米，頂端都有直徑2-3納米的鉑球，就像固定在吸管末端的納米彈珠。

自2010年以來，該團隊一直在調整設計，以最大限度地提高棒狀納米顆粒的性能，將“太陽能轉化為化學能”，盡可能多地提取氫氣和多余能量。

從水中生成氫分子的同時，也會產生氧氣，必須合理處理這些副產品。Amirav說：“氫是一種燃料，當你考慮人工光合作用時，你關心的是氫。在這一過程中，氧不是一個有趣的產物，它是一個瓶頸。”

從水分子中分裂出來的氧氣，也會帶走反應能量，這是無法回避的事實。如果不對其加以利用，最終會浪費太陽能，導致整體反應效率下降。

因此，研究人員在這一過程中加入另一反應。他們的鍍鉑納米棒催化劑，不僅可以利用太陽能將水轉化為氫，還能利用釋放出來的氧氣，將有機分子芐胺轉化為工業化學物質苯甲醛(通常用于染料、香料提取物和香水)。

總而言之，這類納米棒可以將入射陽光能量的4.2%轉化為化學鍵。僅僅考慮到氫燃料的能量，就可以將3.6%的太陽能轉化為儲存燃料。這些數字可能看起來微不足道，但仍高于以前技術所能達到的1-2%。根據美國能源部的數據，效率達到5- 10%，是太陽能制氫“實際可行的門檻”。

今年2月至8月間，Amirav和她的同事在歐洲納米能源和化學雜志上發表了上述創新成果。他們最近還在美國化學學會秋季網絡會議上展示了他們的研究成果。

在報告中，描述了他們未來的工作方向。Amirav說：“我們正在尋找替代的有機轉化。”她和她的合作者希望，通過這種方式，他們的太陽能工廠可以生產氫燃料和一系列其他有用的工業副產品。在未來，他們的人工光合作用過程可以產生低排放能量，加上一些有益的化學提取物，作為“實際”和“可行”的副產品。

責任編輯：xj

原文標題：研究人員開發太陽能制氫技術 有望投入實際應用

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