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新材料可以将水转化为燃料

导读加州理工学院和劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员在短短两年时间内将已知具有太阳能燃料潜力的材料数量增加了近一倍。他们通

加州理工学院和劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究人员在短短两年时间内将已知具有太阳能燃料潜力的材料数量增加了近一倍。他们通过开发一种有望加速发现可替代煤,石油和其他化石燃料的商业上可行的太阳能燃料的工艺来实现这一目标。

太阳能燃料是清洁能源研究的梦想,仅使用阳光,水和二氧化碳(CO2)。研究人员正在探索一系列目标燃料,从氢气到液态碳氢化合物,生产任何这些燃料都需要分解水。

每个水分子由氧原子和两个氢原子组成。提取氢原子,然后可以重新组合以产生高度易燃的氢气或与二氧化碳结合以产生碳氢化合物燃料,从而创造丰富的可再生能源。然而,问题在于,当阳光照射在它们身上时,水分子不会简单地分解 - 如果它们这样做,海洋将无法覆盖地球的大部分地区。他们需要太阳能催化剂的帮助。

为了制造实用的太阳能燃料,科学家们一直在努力开发低成本和高效率的材料,称为光阳极,能够利用可见光作为能源来分解水。在过去的四十年中,研究人员只发现了16种光电阳极材料。现在,使用新的高通量方法识别新材料,由加州理工学院的John Gregoire和伯克利实验室的Jeffrey Neaton和Qimin Yan领导的一组研究人员发现了12个有前途的新光阳极。

关于该方法和新光阳极的论文将于3月6日出现在“美国国家科学院院刊”网络版上。这种新方法是通过加州理工学院人工光合作用联合中心(JCAP)和伯克利实验室材料项目之间的合作开发的,利用分子铸造厂和国家能源研究科学计算中心(NERSC)的资源。

“理论与实验的这种整合是在越来越多跨学科的世界中进行研究的蓝图,”Gregoire说,他是光电催化的JCAP推力协调员和高通量实验小组的负责人。“为制造太阳能燃料找到12种新的潜在光阳极是令人兴奋的,

“这项将实验与理论相结合的研究特别重要的是,除了确定几种用于太阳能燃料应用的新化合物外,我们还能够了解材料本身的基本电子结构的新内容,”Neaton说。 ,分子铸造厂的主管。

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