水通過陽光照射就能產生氫氣，未來清潔能源是主流

之前，西班牙海梅一世大學光伏和光電設備集團的研究人員已經開發出了一種有機裝置，僅僅用陽光就能用水生產氫。這些設備中使用的有機材料比現用的無機材料成本低，更高效也更具靈活性，但是當與水介質接觸時，它們的穩定性還存在些問題。這一項成果曾發表在物理化學期刊上，表明從有機材料中獲取太陽燃料邁出了重要一步。

近日，美國勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室的科學家們正在完善這一將水進行光解以產生氫氣的原理。這種利用陽光對水進行光解以產生氫氣的方法，對於氫氣的大規模量產，以及為人類提供可持續的清潔能源找到了一條新的路徑。氫這種高能燃料可以被當作汽油，這種能源可以被轉換成電能和機械能。這些太陽燃料會讓你在不久的將來去加油站時，不用加滿汽油，而是加滿氫，這些氫能夠通過燃料電池轉化能電能，然後轉化為機械能。在這個過程中，水是唯一的廢料。

這項能將太陽能轉換成燃料的技術之所以比較成功，其關鍵在於有高效的能源轉換率，較長的使用壽命以及低成本的光化學電池，其中，光化學電池的作用是負責吸收陽光並促進水分子發生裂解反應以產生氫氣。勞倫斯?利弗莫爾國家實驗室的研究人員認為，要使用第一性原理的方法去理解光化學電池的對光的吸收、電解液以及催化劑三者之間的關係。

光化學電池是這項新型制氫技術的核心部分，要去開發一種高效的光化學電池，其技術的關鍵依賴於充足的半導體光電材料的可用性，這種半導體光電材料負責吸收陽光和驅動水裂解反應。儘管研究人員作出了堅實的努力，也獲得了一些突破進展，但目前還沒有發現某一種單一材料能同時地滿足高效率轉換和穩定性要求，如果要將光化學電池制氫技術進行產業化，就必須要滿足制氫的高效率和穩定性。這項研究發表在《自然材料》雜誌的2017年1月9日版上。

研究人員表示，隨著光化學電池結構的複雜性不斷增加，理解其組成部分之間的聯繫以及性質，是去預測和尋找新的、有更好表現的材料的關鍵。在這項研究中，研究團隊在描述光化學電池關係時使用了第一性原理，集中討論了它們的結構和電子性質的相互作用。