这种三层阳光催化剂将绿氢产量超级提升800%

自2035年起，欧盟将禁止生产新的汽油和柴油汽车。电动机有望在车辆中变得越来越普遍——但它们并不适用于所有类型的交通工具。

"乘用车可以配备电池，但重型卡车、船舶或飞机无法使用电池储存能量。对于这些交通工具，我们需要寻找清洁和可再生能源，而氢气是一个很好的候选者，" 林雪平大学副教授孙建武（音译）表示，他领导了这项发表在《美国化学学会杂志》上的研究。

林雪平大学的研究人员正在致力于开发能够利用阳光能量从水（H₂O）中生产氢气（H₂）的材料。

该研究团队先前已证明，一种名为立方碳化硅（3C-SiC）的材料具有促进水分解为氢气和氧气反应的有利特性。该材料能有效捕获阳光，从而利用其中的能量通过光化学水分解反应生产氢气。

在当前的研究中，研究人员进一步开发了一种新型复合材料。这种新材料由三层组成：一层立方碳化硅、一层氧化钴和一层有助于分解水的催化剂材料。

"这是一个非常复杂的结构，因此我们本次研究的重点是理解每一层的功能以及它如何帮助改善材料的性能。这种新材料在将水分解为氢气方面的性能是纯立方碳化硅的八倍，" 孙建武说。

当阳光照射到该材料上时，会产生电荷，这些电荷随后被用来分解水。开发用于此应用的材料面临的一个挑战是防止正负电荷重新结合并相互中和。在他们的研究中，研究人员表明，通过将一层立方碳化硅与其他两层结合，这种被称为Ni(OH)₂/Co₃O₄/3C-SiC的材料能够更好地分离电荷，从而使水分解更加有效。

目前，存在"灰氢"和"绿氢"之分。市场上几乎所有的氢气都是"灰氢"，由一种称为天然气或化石气的化石燃料生产。生产一吨"灰氢"会导致高达十吨的二氧化碳排放，这会加剧温室效应和气候变化。"绿氢"则是利用可再生电力作为能源生产的。

林雪平大学研究人员的长期目标是能够仅利用来自太阳的能量来驱动光化学反应以生产"绿氢"。目前正在开发的大多数材料的效率在1%至3%之间，但为了实现这种绿色氢技术的商业化，目标效率是10%。与使用当今技术通过补充可再生电力生产"绿氢"相比，能够完全利用太阳能驱动该反应将降低"绿氢"的生产成本。孙建武推测，研究团队可能需要大约5至10年的时间来开发达到梦寐以求的10%效率目标的材料。

该研究获得了瑞典国际研究与高等教育合作基金会（STINT）、Olle Engkvists Stiftelse基金会、ÅForsk基金会、Carl Tryggers Stiftelse基金会以及通过瑞典政府在林雪平大学设立的先进功能材料（AFM）战略研究领域等机构的资助。