科学家发现了利用水和阳光制造燃料的革命性方法，但尚未完成

日本科学家展示了一种在不排放温室气体的情况下制造氢燃料的新方法。但要使其在商业上可行，提高其效率的关键步骤仍然存在。

日本科学家展示了一种新的概念验证反应堆，可以从阳光和水中获取可再生氢燃料。

这个占地 1,076 平方英尺（100 平方米）的新反应堆使用光催化片来分解水分子中的氧和氢原子，从而吸走氢气以用作燃料。

虽然这项技术仍处于起步阶段，但这项研究背后的科学家表示，如果能够开发出更高效的光催化剂，他们的突破可能能够生产廉价、可持续的氢燃料，以满足各种能源需求。他们于 12 月 2 日在《科学前沿》杂志上发表了他们的发现。

“使用光催化剂进行阳光驱动的水分解是太阳能到化学能转换和存储的理想技术，光催化材料和系统的最新发展为其实现带来了希望，”资深作者Kazunari Domen，日本信州大学化学教授在一份声明中表示。 “但是，仍然存在许多挑战。”

暴露在光线下时，光催化剂会促进化学反应，将水分子分解成其组成部分。然而，大多数现有的“一步式”催化剂——一次性将水分解为氢气和氧气——效率极低，使得大部分氢燃料需要使用天然气（一种化石燃料）进行精炼。

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为了寻找打破这一僵局的方法，这项新研究的研究人员研究了一种光催化剂，该催化剂使用更复杂的两步过程，一步分离出氧气，下一步去除氢气。

为此过程创建光催化剂使科学家们能够建造他们的原型反应器，该反应器运行了三年，并且使用真实的阳光比实验室中使用的紫外线效果更好。

“在我们的系统中，使用紫外线响应光催化剂，在自然阳光下太阳能转换效率大约高出一倍半，”第一作者、信州大学研究员Takashi Hisatomi说道。声明。 “模拟标准阳光使用的是纬度稍高地区的光谱。在自然阳光比模拟参考阳光含有更多短波长成分的地区，太阳能转换效率可能会更高。”

尽管取得了这些有希望的成果，但该反应的效率对于商业用途来说仍然太低。

“目前，模拟标准阳光下的效率最多为1%，在自然阳光下还达不到5%的效率，”Hisatomi说。

为了在提高效率方面取得重要进展，科学家们呼吁其他人创造更好的光催化剂和更大的反应器。安全工作也至关重要：氢燃料精炼还会产生爆炸性副产品氢氧，可以通过两步过程安全处置。

“需要开发的最重要的方面是光催化剂将太阳能转化为化学能的效率，”多门说。 “如果提升到实用水平，很多研究人员会认真致力于大规模生产技术和气体分离工艺的开发，以及大规模工厂建设。这也将改变很多人，包括政策制定者的思考方式太阳能转换，并加快与太阳能燃料相关的基础设施、法律和法规的发展。”