光催化制氢取进展

据外国媒体报道：劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家Tadashi Ogitsu在1月4日的“物理化学通讯”上发表了论文，阐述了他们在光催化制氢方面的进展。

劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）量子模拟组的工作人员、能源部（DOE）能源材料网络实验室领导的联盟HydroGEN高级水分解材料联盟的指导委员会成员、科学家Ogitsu表示，氢气可以由多种来源生成，但是最好的来源是通过太阳能光解水获得。他负责的项目专注于通过先进的高温和低温电解以及光电化学和太阳能热化学过程从水中产生氢气，并通过美国能源部能源效率和可再生能源办公室进行管理。

太阳能驱动的分解水制氢技术所面临的挑战之一是装置的稳定性。在光电化学（PEC）制氢中，负责阳光聚集的半导体光吸收剂直接浸入水基电解质溶液中。许多最有效的光吸收材料，例如硅和磷化铟在PEC操作条件下通常是不稳定的。这主要是由于固/液界面处的化学反应，将导致一些材料氧化和降解。

与圣母大学和劳伦斯伯克利国家实验室的同事们一起，LLNL的科学家们已经开发了一种综合的理论-实验技术来探索固/液界面上的化学反应。该技术用于了解在PEC产氢相关条件下磷化镓（GaP）和磷化铟（InP）表面形成的氧化物，这是控制这些材料化学性质的第一步。

Ogitsu，Brandon Wood和主要作者Tuan Anh Pham利用LLNL的高性能计算能力来模拟在与水介质接触的光吸收器表面上的可能发生反应的化学物质。他们然后使用量子力学计算通过光谱指纹来表征这些物质。

巴黎圣母院的研究人员使用最先进的X射线光电子能谱实验验证了计算结果。除了提供对固体/液体界面的化学性质的详细信息，作者还探讨了它在操作过程中如何影响半导体稳定性。例如，他们发现，与GaP相比，InP表面附近的氢网络更加流动，促进了表面缺陷的自愈，从而提高了InP的耐腐蚀性。

LLNL的工作得到了EERE燃料电池技术办公室的资助。