金屬氧化物光電極降低製氫成本

據外國媒體報道：由於諸多原因，化石燃料的時代終將結束。作為化石燃料的替代品

，氫氣具有極大地吸引力：巨大的能量密度、可以進一步儲存或處理，例如製成甲烷或者使用燃料電池直接提供清潔電力。僅使用陽光生產的氫氣可達到完全可再生，零碳排放。

HZB太陽能燃料研究所的科學家將研究重點放在複合金屬氧化物半導體上，對其機理做了研究
，並取得了一定突破。

類似於天然光合作用的過程，陽光也可以用於“人造葉”
，將水分解成氧和氫。“人造葉”由光半導體材料組成
，其光解效率高達15%yishang

，raner，zhexiexiaolvjilushishiyongangguidexitonghuodede，zhexiexitongzaishuirongyezhonghaibugouwending
，rongyifenjie。weileshixianshangyehua，xuyaojiandichengben，bingqiezengqiangwendingxing。

HZB太陽能研究所專家Fatwa Abdiboshiranliaozhichu，fuhejinshuyanghuawubandaotishirenzaoyepiandelianghaohouxuanwu

，yinweitamenxiangduibianyiqiezaishuirongyezhongwending。daomuqianweizhi，jiyujinshuyanghuawudeguangdianjiexitongzhiyouzhongdengxiaolv（<8%），其中一個原因是它們的電荷載流子（電子和/或空穴）遷移率較差，比傳統的半導體（例如砷化镓或矽）低了10萬倍，更糟糕的是，金屬氧化物中的電荷載體通常隻有納秒或甚至皮秒的壽命，其中很多電荷在協助水分子分解之前就消失了。

克服這個限製的一個選擇是將沉積後的金屬氧化物層在氫氣氛下的熱處理。atwa Abdi及其同事現在已經調查了這種處理如何影響金屬氧化物光電極BiVO4的壽命、運輸性能和缺陷。

時間-電導率測量顯示，與原始BiVO4相比，氫處理後的的BiVO4中的電子和空穴體積和壽命增加了兩倍，其結果是陽光下的整體光電流大大提高。進一步測量以及沙特阿拉伯的KAUST同事的理論計算提供的證據表明，氫氣氛圍中熱處理後，金屬氧化物BiVO4中的大部分點缺陷消失或者失去活性，晶體重組或丟失的機會較少
，延長了電荷載體的壽命，有助於水的分解。

本結果發表在2017年8月25日出版的Advanced Energy Materials上，論文標題為：Enhancing Charge Carrier Lifetime in Metal Oxide Photoelectrodes through Mild Hydrogen Treatment。DOI: 10.1002/aenm.201701536。