多年来，接近地球的科学家们一直在寻找利用太阳能做出关键反应的技术，以生产氢作为清洁能源——将水分子分解为氢和氧类型。话虽如此，这些努力大部分都失败了，因为把它做得很好太昂贵了，而努力以小的价格标签做它导致非常差的总体表现。

现在，来自德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们已经找到了一种低价值的方法，可以解决50%的问题，即利用日光从饮用水中分离氧分子。最近在《Mother nature Communications》杂志上披露的这个定位，标志着在更大程度上采用氢作为我们电力基础设施的关键组成部分方面迈出了一步。

早在20世纪70年代，科学家们就在研究利用光伏打电来产生氢的可能性。但是，由于缺乏发现资源的能力，而这些资源的混合特性是一种能够有效地进行关键化学反应的装置所必需的，这使得它未能成为一种主流方法。

科克雷尔学院电子与笔记本电脑或计算机工程系的 Edward  Yu教授说:“你需要的材料在吸收日光的同时，即使水分裂反应发生，也不会降解。”“事实证明，在水分解反应所需的问题下，那些非常善于吸收日光的材料往往不稳定，而安全的材料很可能吸收日光的能力很差。”这些相互冲突的规格使你走向一个看似不可避免的权衡，但通过将众多资源结合到一个单独的单元中，这种冲突可以解决。一个资源可以成功地吸收阳光，比如硅，另一个资源可以提供奇妙的平衡，比如二氧化硅。”

尽管如此，这导致了另一个问题-在硅中吸收阳光产生的电子和空穴需要能够轻松地穿过二氧化硅层。这通常需要二氧化硅层不超过几个纳米，这降低了其防止硅吸收剂降解的效率。

这一突破的关键是通过一层厚厚的二氧化硅层产生导电路径，这种方法可以以更低的价格实现，并扩大生产规模。为了实现这一目标，Yu和他的团队采用了一种最初应用于半导体数字芯片制造的方法。通过在二氧化硅层上涂上一层铝薄膜，然后对整个成分进行加热，形成了纳米级的铝“尖峰”阵列，它们绝对是连接二氧化硅层的桥梁。这些物质很容易被镍或其他有助于催化水分裂反应的资源所改变。

在阳光照射下，该设备可以将水氧化为氧分子，同时在单独的电极上产生氢，并在延长的程序下表现出良好的平衡。主要是因为用于生产这些小器件的技术经常应用于半导体电子产品的生产，它们确实应该很容易大规模生产。工作人员已经提交了一份临时专利申请，以使这项技术商业化。

加强氢的生产方式对它成为一种可行的燃料来源至关重要。现在大多数制氢都是通过加热蒸汽和甲烷来实现的，但这在很大程度上依赖于化石燃料，并产生碳排放。

有一种“环保氢”的推动，通过使用更环保的方法来制造氢。而简化饮水分解反应是这项工作的重要组成部分。

氢有可能成长为一种重要的可再生资源，具有某种特性。目前，它在重要的工业程序中占有重要地位，并开始在汽车业务中崭露头角。燃料移动电池在长途运输中似乎很有前途，而氢技术可能会成为强度存储的福音，在疾病成熟时开发出存储额外风和光伏打电力的方法。

很有可能，研究小组将通过增加反应量来提高饮用水中氧气分解的有效性。研究人员未来的重要挑战是研究等式的另一半。

“我们一开始就能解决反应的氧面问题，这是额外的困难部分，”Yu声称，“但你需要进行每一个氢和氧演化反应，以完全分解水分子，所以，这就是为什么我们的下一步行动是实施这些想法，为氢气部分做出反应。”

这项研究由美国全国科学基金会通过工程理事会和元件研究科学与工程中心(MRSEC)系统资助。Yu和中国复旦大学教授Li Ji、 UT Austin的两名学生一起研究。

来源：

《Making clean hydrogen is hard, but researchers just solved a major hurdle》——Dr Whitfield