借助陽(yáng)光從水中分離出氫氣是一種非常有前景、潛在的可再生能源生產(chǎn)渠道。瑞典林雪平大學(xué)（LiU）的研究人員日前開(kāi)發(fā)出了一種新材料——納米多孔立方碳化硅，它表現(xiàn)出很有前景的特性，可以捕獲太陽(yáng)能，并將水分解以生產(chǎn)氫氣。

林雪平大學(xué)物理、化學(xué)和生物系高級(jí)講師Jianwu Sun表示：“需要新的可持續(xù)能源系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)全球能源和環(huán)境挑戰(zhàn)，例如不斷增加的二氧化碳排放和氣候變化。”他領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)新研究已經(jīng)發(fā)表在了著名科學(xué)期刊《ACS納米》（ACS Nano）上。

據(jù)悉，氫的能量密度是汽油的三倍。它可以用于燃料電池來(lái)發(fā)電，而且以氫氣為燃料的汽車(chē)已經(jīng)在市場(chǎng)上銷(xiāo)售。當(dāng)氫氣被用于生產(chǎn)能源時(shí)，唯一生成的產(chǎn)物是純水。

然而，相比之下，生產(chǎn)氫氣時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，因?yàn)槟壳白畛Ｓ玫募夹g(shù)在這個(gè)過(guò)程中依賴于化石燃料。因此，每生產(chǎn)1噸氫氣，就會(huì)排放9-12噸的二氧化碳。

顯然，利用太陽(yáng)能分解水分子生產(chǎn)氫氣是一種可持續(xù)的方法，可以利用可再生資源生產(chǎn)氫氣，而不會(huì)導(dǎo)致二氧化碳排放。這種方法的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為可以儲(chǔ)存的燃料。

“傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池在白天產(chǎn)生能量，這些能量必須立即使用，或者儲(chǔ)存在電池中。氫是一種很有前途的能源，它可以像汽油和柴油這樣的傳統(tǒng)燃料一樣被儲(chǔ)存和運(yùn)輸。”Sun補(bǔ)充說(shuō)。

然而，利用陽(yáng)光中的能量來(lái)分解水產(chǎn)生氫氣并不是一件容易的事情。為了成功實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須找到成本效益高的材料，這些材料必須具有正確的反應(yīng)特性，在這個(gè)反應(yīng)中，水（H2O）通過(guò)光解被分解成氫氣（H2）和氧氣（O2）。

陽(yáng)光中可以用來(lái)分解水的能量主要以紫外線輻射和可見(jiàn)光的形式存在。因此，需要一種能有效吸收這種輻射的材料來(lái)產(chǎn)生能分離的電荷，并有足夠的能量將水分子分解成氫氣和氧氣氣體。

到目前為止，被研究的大多數(shù)材料要么在利用可見(jiàn)光的能量方面效率低下（例如二氧化鈦TiO2，只吸收紫外線），要么不具備將水分裂為氫氣所需的特性（例如硅Si）。

此次，該研究小組研發(fā)出了新型材料3C-SiC。該材料是一種具有許多極小孔隙的立方碳化硅，具有很好的特性，表明它可以用來(lái)利用太陽(yáng)光從水中生產(chǎn)氫氣。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這種新的多孔材料可以有效地捕獲和收集紫外線和大部分可見(jiàn)光。此外，多孔結(jié)構(gòu)促進(jìn)了具有所需能量的電荷的分離，而小孔給予了較大的活性表面積。這增強(qiáng)了電荷轉(zhuǎn)移，增加了反應(yīng)點(diǎn)的數(shù)量，從而進(jìn)一步提高了水分離的效率。

Sun表示，“我們的主要研究結(jié)果是，納米多孔立方碳化硅具有更高的電荷分離效率，這使得水分解成氫氣比使用平面碳化硅要好得多。”