这种三层阳光催化剂将绿色氢能超频提升800%

自2035年起，欧盟将禁止生产新的汽油和柴油汽车。预计电动机在车辆中的应用将日益普及——但它们并非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。对于这些运输工具，我们需要寻找清洁的可再生能源，而氢气是一个良好的候选者，"林雪平大学副教授孙建武表示。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致力于开发新型材料，该材料可利用阳光能量从水(H₂O)中制取氢气(H₂)。

该研究团队先前已证实，立方碳化硅(3C-SiC)材料具有促进水分解为氢气和氧气反应的优良特性。该材料能高效捕获阳光，使其中的能量通过光化学水分解反应用于制氢。

在当前研究中，研究人员进一步开发出一种新型复合材料。这种新材料包含三层结构：立方碳化硅层、氧化钴层以及促进水分解的催化剂层。

"这是极为复杂的结构，因此我们本次研究的重点是理解各层功能及其如何提升材料性能。在将水分解为氢气方面，这种新材料的性能比纯立方碳化硅提升八倍，"孙建武解释道。

当阳光照射材料时会产生电荷，这些电荷随即用于分解水分子。材料研发中的关键挑战在于阻止正负电荷复合中和。研究表明，通过将立方碳化硅层与其他两层结合，这种名为Ni(OH)₂/Co₃O₄/3C-SiC的材料能更有效地分离电荷，从而显著提升水分解效率。

当前存在"灰氢"与"绿氢"的区分。市场上几乎所有的氢气都是"灰氢"，其生产原料为化石燃料天然气。每生产一吨"灰氢"会排放高达十吨二氧化碳，加剧温室效应和气候变化。而"绿氢"则采用可再生能源电力进行生产。

林雪平大学研究团队的长期目标是仅利用太阳能驱动光化学反应生产"绿氢"。目前多数开发材料的效率在1%至3%之间，但该绿色氢能技术要实现商业化需达到10%的效率目标。相比当前依赖补充可再生能源电力的技术，完全利用太阳能驱动反应将降低"绿氢"生产成本。孙建武预测研究团队可能需要五至十年时间才能开发出达到10%效率阈值的材料。

本研究获得了瑞典国际研究合作基金会(STINT)、Olle Engkvists Stiftelse基金会、ÅForsk基金会、Carl Tryggers Stiftelse基金会，以及林雪平大学先进功能材料(AFM)瑞典政府战略研究领域等机构的资助。