该三层太阳能催化剂将绿色氢能产出提升800%

欧盟将从2035年起禁止生产新的汽油和柴油汽车。电动机有望在车辆中日益普及，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存储能量。对于这些交通工具，我们需要寻找清洁的可再生能源，而氢气是一个很好的选择，"瑞典林雪平大学副教授孙建武（Jianwu Sun）表示，他领导了这项发表在《美国化学会杂志》上的研究。

林雪平大学的研究人员正在致力于开发一种材料，可利用阳光中的能量从水（H₂O）中制取氢气（H₂）。

该研究团队先前已证明，一种名为立方碳化硅（3C-SiC）的材料在促进水分解为氢气和氧气的反应中具有有利特性。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。这种新材料包含三层：立方碳化硅层、氧化钴层以及帮助分解水的催化剂层。

"这是个非常复杂的结构，因此我们本次研究的重点是理解每一层的功能及其如何提升材料性能。在将水分解为氢气方面，这种新材料的性能是纯立方碳化硅的八倍，"孙建武表示。

当阳光照射该材料时会产生电荷，这些电荷随后被用于分解水。开发此类应用材料的一个挑战是防止正负电荷重新复合而相互中和。研究人员在其研究中表明，通过将立方碳化硅层与其他两层结合，这种被称为Ni(OH)₂/Co₃O₄/3C-SiC的材料能更有效地分离电荷，从而提高水分解效率。

当前存在"灰色"氢气和"绿色"氢气的区分。市场上几乎所有的氢气都是"灰色"氢气，由名为天然气或化石气的化石燃料生产。生产一吨"灰色"氢气会导致高达十吨的二氧化碳排放，加剧温室效应和气候变化。"绿色"氢气则使用可再生电力作为能源生产。

林雪平大学研究人员的长期目标是仅利用太阳光能量驱动光化学反应生产"绿色"氢气。当前开发的大多数材料效率在1%至3%之间，但该绿色氢能技术商业化的目标是实现10%的效率。与当前依靠补充可再生电力生产的技术相比，完全利用太阳能驱动反应将降低"绿色"氢气生产成本。孙建武推测，研究团队可能需要约五至十年时间开发出达到10%目标效率的材料。

本研究获得了瑞典研究与高等教育国际合作基金会（STINT）、Olle Engkvists基金会、ÅForsk基金会、Carl Tryggers基金会以及通过林雪平大学瑞典政府先进功能材料战略研究领域（AFM）等机构的资助。