烏普薩拉大學(xué)的一項(xiàng)新研究表明，例如，燃料電池的氫氣和甲醇，或用作化學(xué)工業(yè)的原料，可以利用陽(yáng)光更加可持續(xù)地生產(chǎn)。在這項(xiàng)研究中，研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種用于半導(dǎo)體的新型涂層材料，這可能為在將直射陽(yáng)光與電結(jié)合的過程中生產(chǎn)燃料提供新的機(jī)會(huì)。該研究發(fā)表在《自然通訊》上。

烏普薩拉大學(xué)化學(xué)系教授薩沙·奧特(Sascha Ott)說：“我們已經(jīng)朝著從陽(yáng)光中生產(chǎn)未來燃料的目標(biāo)邁進(jìn)了一步。”

如今，氫氣和甲醇主要來自石油或天然氣等化石資源。一個(gè)更環(huán)保，更氣候友好的選擇是在可持續(xù)發(fā)展的電力條件下，將水和二氧化碳中的這些物質(zhì)制成電解器。該過程需要施加電壓形式的電能。

科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種新材料，該材料通過使用陽(yáng)光補(bǔ)充電能來降低過程中所需的電壓。

為了捕獲陽(yáng)光，他們使用了與太陽(yáng)能電池相同類型的半導(dǎo)體。該研究的新穎之處在于，半導(dǎo)體被一種新型涂層材料覆蓋，該涂層材料在陽(yáng)光普照時(shí)從半導(dǎo)體中提取電子。這些電子隨后可用于形成燃料的反應(yīng)，例如產(chǎn)生氫氣。

涂層是一個(gè)“金屬有機(jī)框架”，一個(gè)由單個(gè)有機(jī)分子組成的三維網(wǎng)絡(luò)，這些有機(jī)分子被微小的金屬連接器以亞納米級(jí)固定在適當(dāng)?shù)奈恢?。分子捕獲陽(yáng)光產(chǎn)生的電子，并將其從半導(dǎo)體表面去除，否則可能會(huì)發(fā)生不希望的化學(xué)反應(yīng)。換句話說，涂層可以防止系統(tǒng)短路，從而可以有效地收集電子。

在測(cè)試中，研究人員能夠證明他們的新設(shè)計(jì)大大降低了從半導(dǎo)體中提取電子所需的電壓。

Sascha Ott說：“我們的研究結(jié)果表明，創(chuàng)新的涂料可用于改善半導(dǎo)體性能，從而以更低的電輸入要求實(shí)現(xiàn)更節(jié)能的燃料生產(chǎn)。”