萊斯大學研究新型水解製氫技術

據國外網站報道：萊斯大學的研究人員發現更高效率光解製氫的新方法。目前
，實驗成果已經發表在了Nano Letters雜誌上。該技術依賴於光激活的金納米顆粒來捕捉太陽光並且將太陽能轉移到高度激發的電子上，這種激發的電子被稱為“熱電子”。

這種“熱電子”有潛力驅動化學反應，但是它們衰減地十分厲害，例如當今最好的光伏太陽能電池板的能量損耗都是因為“熱電子”在幾萬億分之一秒內冷卻造成的熱量損失。因此，在這些“熱電子”冷卻之前捕獲這些高能電子有利於實現光電轉換效率的大幅提升以及光電成本的降低。

而(er)在(zai)萊(lai)斯(si)大(da)學(xue)的(de)研(yan)究(jiu)中(zhong)，光(guang)被(bei)捕(bu)捉(zhuo)後(hou)用(yong)於(yu)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)等(deng)離(li)子(zi)體(ti)，一(yi)波(bo)一(yi)波(bo)的(de)電(dian)子(zi)像(xiang)流(liu)體(ti)一(yi)樣(yang)流(liu)過(guo)納(na)米(mi)粒(li)子(zi)的(de)表(biao)麵(mian)。等(deng)離(li)子(zi)是(shi)一(yi)種(zhong)高(gao)能(neng)量(liang)狀(zhuang)態(tai)，本(ben)身(shen)存(cun)在(zai)時(shi)間(jian)不(bu)長(chang)
，但(dan)是(shi)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)找(zhao)到(dao)了(le)將(jiang)等(deng)離(li)子(zi)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)或(huo)熱(re)的(de)方(fang)法(fa)。等(deng)離(li)子(zi)態(tai)的(de)納(na)米(mi)粒(li)子(zi)也(ye)是(shi)利(li)用(yong)熱(re)電(dian)子(zi)能(neng)量(liang)最(zui)有(you)效(xiao)的(de)途(tu)徑(jing)之(zhi)一(yi)。萊(lai)斯(si)大(da)學(xue)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)最(zui)近(jin)的(de)一(yi)係(xi)列(lie)成(cheng)果(guo)使(shi)這(zhe)個(ge)目(mu)標(biao)越(yue)來(lai)越(yue)近(jin)。

這zhe一yi次ci萊lai斯si大da學xue的de研yan究jiu人ren員yuan發fa明ming了le一yi個ge係xi統tong可ke以yi利li用yong熱re電dian子zi的de能neng量liang用yong於yu分fen解jie水shui製zhi造zao氫qing氣qi和he氧yang氣qi。為wei了le利li用yong這zhe些xie熱re電dian子zi，研yan究jiu人ren員yuan首shou先xian找zhao到dao了le將jiang它ta們men和he電dian子zi空kong穴xue中zhong分fen離li的de方fang法fa。而er熱re電dian子zi壽shou命ming短duan的de原yuan因yin是shi它ta們men總zong是shi傾qing向xiang於yu與yu電dian子zi空kong穴xue結jie合he釋shi放fang能neng量liang回hui到dao低di能neng量liang狀zhuang態tai

，所suo以yi唯wei一yi的de辦ban法fa就jiu是shi創chuang造zao一yi個ge係xi統tong可ke以yi快kuai速su將jiang熱re電dian子zi和he電dian子zi空kong穴xue分fen開kai。目mu前qian常chang規gui的de方fang法fa就jiu是shi將jiang熱re電dian子zi能neng量liang提ti升sheng到dao超chao過guo一yi定ding能neng量liang壁bi壘lei，這zhe種zhong方fang法fa雖sui然ran存cun在zai固gu有you的de低di效xiao率lv缺que陷xian
，但dan由you於yu其qi采cai用yong現xian有you的de技ji術shu，所suo以yi有you一yi定ding前qian景jing。但dan是shi萊lai斯si大da學xue的de研yan究jiu人ren員yuan采cai用yong了le一yi種zhong非fei常chang規gui的de方fang法fa
，製zhi造zao了le一yi種zhong類lei似si篩shai或huo者zhe過guo濾lv膜mo的de結jie構gou可ke以yi通tong過guo電dian子zi空kong穴xue而er熱re電dian子zi不bu能neng通tong過guo，所suo以yi熱re電dian子zi就jiu存cun在zai於yu等deng離li子zi態tai納na米mi顆ke粒li的de表biao麵mian。

這zhe種zhong結jie構gou包bao含han了le三san層ceng材cai料liao。底di層ceng是shi薄bo薄bo的de光guang滑hua鋁lv板ban。這zhe層ceng覆fu蓋gai有you鎳nie氧yang化hua物wu的de透tou明ming薄bo塗tu層ceng，最zui頂ding層ceng則ze是shi用yong於yu等deng離li子zi態tai納na米mi金jin顆ke粒li的de收shou集ji層ceng。整zheng個ge結jie構gou為wei圓yuan盤pan堆dui積ji結jie構gou
，直zhi徑jing約yue10至30納米。

當(dang)陽(yang)光(guang)直(zhi)接(jie)照(zhao)射(she)圓(yuan)盤(pan)或(huo)者(zhe)從(cong)鋁(lv)層(ceng)反(fan)射(she)入(ru)圓(yuan)盤(pan)，圓(yuan)盤(pan)轉(zhuan)換(huan)光(guang)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱(re)電(dian)子(zi)。鋁(lv)吸(xi)引(yin)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)子(zi)空(kong)穴(xue)，氧(yang)化(hua)鎳(nie)允(yun)許(xu)電(dian)子(zi)空(kong)穴(xue)的(de)傳(chuan)遞(di)，同(tong)時(shi)也(ye)作(zuo)為(wei)熱(re)電(dian)子(zi)的(de)防(fang)滲(shen)層(ceng)。通(tong)過(guo)圓(yuan)盤(pan)鋪(pu)設(she)在(zai)平(ping)板(ban)材(cai)料(liao)上(shang)並(bing)用(yong)水(shui)覆(fu)蓋(gai)它(ta)，可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)利(li)用(yong)金(jin)納(na)米(mi)粒(li)子(zi)作(zuo)為(wei)催(cui)化(hua)劑(ji)分(fen)解(jie)水(shui)。在(zai)現(xian)有(you)實(shi)驗(yan)中(zhong)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)測(ce)量(liang)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)的(de)電(dian)壓(ya)可(ke)用(yong)於(yu)分(fen)解(jie)水(shui)，而(er)不(bu)是(shi)直(zhi)接(jie)測(ce)量(liang)通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)進(jin)化(hua)氫(qing)氣(qi)和(he)氧(yang)氣(qi)，所(suo)以(yi)未(wei)來(lai)還(hai)值(zhi)得(de)進(jin)一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)。