利用太陽能電解水製氫技術取得進展

德國亥姆霍茲柏林材料與能源中心（HZB）和荷蘭代爾夫特理工大學（TU Delft）的研究人員聯合組成的科研小組，成功研發出一種價格低廉的利用太陽能進行電解水製氫的方法，相關成果發表在近日出版的《自然.通訊》雜誌上。

科ke學xue家jia們men開kai發fa的de這zhe套tao係xi統tong可ke以yi通tong過guo太tai陽yang光guang將jiang水shui分fen解jie成cheng氫qing氣qi和he氧yang氣qi
，這zhe使shi得de太tai陽yang能neng可ke以yi被bei轉zhuan換huan成cheng氫qing能neng並bing存cun儲chu起qi來lai。亥hai姆mu霍huo茲zi柏bai林lin材cai料liao與yu能neng源yuan中zhong心xin太tai陽yang能neng燃ran料liao研yan究jiu所suo主zhu任ren羅luo爾er.範.德克羅爾教授說：“womenjieheleliangfangmiandezuijiazhichu。womenliyonglehuaxuedewendingxinghejinshuyanghuawudedilianjiage
，jiangqiyuyigehenhaodanxiangdangjiandandebomoguitaiyangnengdianchijiehe，congerdedaoyigebianyi
、非常穩定和高效的（水解氫氣的）單元。”

當dang光guang線xian射she入ru這zhe個ge相xiang對dui簡jian單dan的de具ju有you金jin屬shu氧yang化hua物wu層ceng的de矽gui薄bo膜mo電dian池chi時shi，係xi統tong會hui產chan生sheng一yi個ge電dian壓ya。金jin屬shu氧yang化hua物wu層ceng起qi光guang陽yang極ji的de作zuo用yong
，成cheng為wei氧yang形xing成cheng的de地di方fang。它ta通tong過guo一yi個ge石shi墨mo導dao電dian橋qiao連lian接jie到dao太tai陽yang能neng電dian池chi單dan元yuan。由you於yu隻zhi有you金jin屬shu氧yang化hua物wu層ceng接jie觸chu到dao電dian解jie液ye

，所suo以yi太tai陽yang能neng電dian池chi單dan元yuan的de其qi他ta部bu分fen不bu會hui受shou到dao腐fu蝕shi。鉑bo金jin線xian圈quan則ze被bei用yong作zuo陰yin極ji
，這zhe是shi氫qing氣qi形xing成cheng的de地di方fang。粗cu略lve計ji算suan可ke以yi表biao明ming這zhe種zhong技ji術shu具ju有you的de潛qian力li：以德國每平方米大約600瓦的太陽光能來算，100平方米這樣係統可以在一個小時的日照下分離生成3千瓦時以氫氣形式存儲的能量。

科ke學xue家jia們men係xi統tong研yan究jiu了le不bu同tong的de金jin屬shu氧yang化hua物wu在zai從cong光guang入ru射she到dao電dian荷he分fen離li
，直zhi至zhi水shui分fen解jie的de過guo程cheng中zhong的de作zuo用yong，以yi便bian進jin一yi步bu優you化hua這zhe一yi過guo程cheng。德de克ke羅luo爾er說shuo，理li論lun上shang釩fan酸suan鉍bi光guang陽yang極ji效xiao率lv最zui高gao可ke達da9%。通(tong)過(guo)用(yong)一(yi)種(zhong)廉(lian)價(jia)的(de)磷(lin)酸(suan)鈷(gu)催(cui)化(hua)劑(ji)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)顯(xian)著(zhu)地(di)加(jia)快(kuai)了(le)光(guang)陽(yang)極(ji)上(shang)氧(yang)的(de)生(sheng)成(cheng)。研(yan)究(jiu)中(zhong)最(zui)大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)釩(fan)酸(suan)鉍(bi)層(ceng)電(dian)荷(he)高(gao)效(xiao)的(de)分(fen)離(li)。盡(jin)管(guan)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)穩(wen)定(ding)並(bing)且(qie)便(bian)宜(yi)
，但(dan)帶(dai)電(dian)粒(li)子(zi)會(hui)趨(qu)於(yu)迅(xun)速(su)重(zhong)組(zu)，使(shi)得(de)分(fen)解(jie)水(shui)的(de)過(guo)程(cheng)失(shi)效(xiao)。德(de)克(ke)洛(luo)爾(er)和(he)他(ta)的(de)同(tong)事(shi)通(tong)過(guo)研(yan)究(jiu)發(fa)現(xian)
，在(zai)釩(fan)酸(suan)鉍(bi)層(ceng)裏(li)加(jia)入(ru)額(e)外(wai)的(de)鎢(wu)原(yuan)子(zi)是(shi)有(you)幫(bang)助(zhu)的(de)。這(zhe)些(xie)鎢(wu)原(yuan)子(zi)產(chan)生(sheng)的(de)內(nei)部(bu)電(dian)場(chang)可(ke)以(yi)很(hen)好(hao)地(di)防(fang)止(zhi)重(zhong)組(zu)的(de)發(fa)生(sheng)。

係統中最重要的光陽極是用添加了鎢原子的金屬氧化物釩酸鉍(BiVO4)製成
，並用廉價的鈷磷酸鹽催化劑噴塗和包覆。為了實現這一目標
，科學家將含鉍、釩
、鎢的溶液噴射到熱玻璃基板上，然後將溶劑蒸發。通過多次噴塗不同濃度的溶液，得到了一個厚度約300納米的高效光活性金屬氧化物層。德克羅爾說：“我們仍然不是很了解為什麼釩酸鉍工作得非常好。但我們發現，超過80％的de被bei吸xi收shou的de光guang子zi得de到dao了le利li用yong，這zhe實shi在zai是shi一yi個ge創chuang紀ji錄lu的de金jin屬shu氧yang化hua物wu，也ye是shi物wu理li學xue的de奇qi跡ji。下xia一yi個ge挑tiao戰zhan是shi按an比bi例li將jiang這zhe樣yang的de係xi統tong擴kuo展zhan到dao平ping方fang米mi大da小xiao，從cong而er使shi它ta們men可ke以yi生sheng成cheng更geng多duo的de氫qing氣qi。”