太陽能把水變成氫燃料

電子顯微圖像是納米樹或“三維枝杈納米線陣列”。增加綠色色調是為了進行對比。 來源：加州大學

美國加州大學聖迭戈分校（University of California, San Diego）dedianqigongchengshizhengzaizhizuoyizhongweixiaodenamixianshumusenlin，yibianqingjiedibuzhuotaiyangneng，bushiyonghuashiranliao，ershiyongtaiyangnengshengchanqingranliao。yanjiubaogaofabiaozai2012年1月24日的《納米尺度》（Nanoscale）雜誌上，題為《3D分支納米線異質結構光電極用於高效太陽能水解製氫》（3D branched nanowire heterojunction photoelectrodes for high-efficiency solar water splitting and H2 generation）。研究小組說，納米線的製備采用豐富的天然材料
，如矽和氧化鋅（zinc oxide）
，這也提供了一種廉價的方法，可以大規模生產氫燃料。

“這是一種清潔的方式，可以產生清潔燃料，”王德利（Deli Wang）說，他是加州大學聖迭戈分校雅各布工程學院（Jacobs School of Engineering）電氣工程和計算機係的教授。

wangdelishuo，zhezhongnamishumudechuizhijiegouheshuzhihenguanjian
，keyizuidaxiandudibuzhuotaiyangneng。tashuo，zheshiyinweishumudechuizhijiegouhuibuzhuohexishouyangguang，erpingtandebiaomianzhihuifansheguangxian，tabuchongshuo
，zheyeleisirenyanshiwangmodeganguangxibao。zaitaikongpaishedediqiutuxiangzhong，guangxianfanshefanyingchupingtandebiaomian，ruhaiyanghuoshamo，ersenlinjiuxiandegengan。

王德利的研究小組模仿這種結構，他們的“三維枝杈納米線陣列”（3D branched nanowire array）采用了一種工藝，稱為光電化學（photoelectrochemical）水(shui)解(jie)
，可(ke)以(yi)產(chan)生(sheng)氫(qing)氣(qi)。分(fen)解(jie)水(shui)所(suo)指(zhi)的(de)過(guo)程(cheng)可(ke)以(yi)把(ba)水(shui)分(fen)離(li)成(cheng)氧(yang)和(he)氫(qing)
，提(ti)取(qu)氫(qing)氣(qi)作(zuo)為(wei)燃(ran)料(liao)使(shi)用(yong)。這(zhe)項(xiang)工(gong)藝(yi)使(shi)用(yong)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)，沒(mei)有(you)溫(wen)室(shi)氣(qi)體(ti)副(fu)產(chan)品(pin)。相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)，目(mu)前(qian)的(de)傳(chuan)統(tong)製(zhi)氫(qing)方(fang)式(shi)依(yi)靠(kao)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)供(gong)電(dian)。

采(cai)用(yong)垂(chui)直(zhi)納(na)米(mi)樹(shu)結(jie)構(gou)，可(ke)以(yi)利(li)用(yong)更(geng)多(duo)的(de)太(tai)陽(yang)光(guang)線(xian)，王(wang)德(de)利(li)研(yan)究(jiu)小(xiao)組(zu)已(yi)經(jing)開(kai)發(fa)出(chu)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)，可(ke)有(you)效(xiao)地(di)生(sheng)產(chan)更(geng)多(duo)氫(qing)燃(ran)料(liao)，相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)，平(ping)麵(mian)結(jie)構(gou)隻(zhi)會(hui)使(shi)光(guang)反(fan)射(she)出(chu)表(biao)麵(mian)。 來源：加州大學。

“與化石燃料相比，氫被認為是清潔燃料，因為沒有碳排放，但是
，目前使用的氫的生產並不清潔，”電氣工程博士研究生孫柯（Ke Sun）說
，他領導這個項目。

采cai用yong垂chui直zhi納na米mi樹shu結jie構gou可ke以yi利li用yong更geng多duo的de太tai陽yang光guang線xian，王wang德de利li研yan究jiu小xiao組zu已yi經jing開kai發fa出chu一yi種zhong方fang法fa，可ke有you效xiao地di生sheng產chan更geng多duo氫qing燃ran料liao，相xiang比bi之zhi下xia，平ping麵mian結jie構gou隻zhi會hui使shi光guang反fan射she出chu表biao麵mian。王wang德de利li也ye屬shu於yu加jia州zhou電dian信xin和he信xin息xi技ji術shu研yan究jiu所suo（California Institute of Telecommunications and Information Technology），以及加州大學聖迭戈分校材料科學和工程項目。

sunkeshuo
，chuizhifenzhijiegouyekezuidaxianduditigaoqingqichanliang。liru
，zaiyiguokaishuidekuankuobiaomian，qipaobixubiandehenda，cainengshangshengdaobiaomian。erzainamishujiegouzhong，feichangxiaodeqingqipaoyekeyitiqu，erqiekuaideduo。“此外，采用這種結構，我們使化學反應的表麵積至少提高了40萬倍，”孫柯說。

在這個實驗中

，納米樹電極浸在水中


，用模擬太陽光照亮，可測量設備的電力輸出。 來源：加州大學。

從長遠來看，王德利的研究小組目標更大：就是人工光合作用。光合作用中，植物吸收陽光
，也吸收空氣中的二氧化碳（CO2）和水，合成碳水化合物（carbohydrates），以促進自身的生長。王德利研究小組希望能模仿這一過程，也從大氣中吸收二氧化碳
，減少二氧化碳排放
，並把它轉化成碳氫燃料。

孫柯說：“womenzhengzainulimofangzhiwudegongneng

，bayangguangzhuanhuanchengnengliang。womenxiwang，zaibujiudejianglai
，womendenamishujiegouzuizhongkeyichengweigaoxiaoshebeizujian，zuoyongjiuxiangzhenzhengdeshumu，kejinxingguanghezuoyong。”

這一小組還研究替代材料，要取代氧化鋅，氧化鋅可吸收陽光中的紫外線
，但有穩定性問題，會影響納米樹結構的使用壽命。