麦吉尔大学光制氢取进展

据外国媒体报道：密歇根大学电气和计算机工程教授Zetian Mi领导的在蒙特利尔麦吉尔大学进行的研究，开发了一种新型，稳定的人造光合作用装置。该装置使阳光分解新鲜水和盐水的效率提高一倍，用于生产氢气，驱动燃料电池。

该设备由与太阳能电池和其他电子器件相同的广泛使用的材料制成，包括硅和氮化镓（常见于LED中）。该设备采用工业级设计，只需阳光和海水，为大规模生产清洁氢燃料铺平了道路。

过去直接太阳能分水器在新鲜或盐水中实现了超过1％的稳定的太阳能制氢效率。其他方法受到使用成本高，效率低或不稳定的材料如二氧化钛的影响，或者需要添加高酸性溶液以达到更高的效率。

现在，Mi和他的团队实现了超过3％的太阳能制氢效率。为了达到这种稳定的效率，该团队建造了一座纳米级氮化镓城市景观，产生了电场。氮化镓将一个或多个光子转化为可移动的电子和空穴，称为空穴。自由电荷将水分子分解成氢和氧。

目前，芯片中的硅并没有对其功能做出贡献，但它可能做得更多。下一步可能是使用硅来帮助捕获光线并将电荷载流子引入氮化镓塔。虽然3％的效率可能看起来很低，但在对这一过程进行40年研究的背景下，它实际上是一个重大突破。因为根据计算，自然光合作用的效率约为0.6％。

5％的效率是商业化的门槛，Mi的团队的目标是达到20％或30％的效率。Mi进行了类似的研究，以去除空气中的二氧化碳，从而将生成的碳转化为碳氢化合物，如甲醇和合成气。这个研究路径可能会像植物一样从大气中去除二氧化碳。

这项工作得到了美国能源和艾伯塔减排部燃料电池技术办公室的支持。